兩線制4~20mA電流信號(hào)究竟能傳多遠(yuǎn)?
【文章導(dǎo)讀】 兩線制4~20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn),常碰上有人號(hào)稱“理論上”而妄下斷言,今天來給大家科普科普!要使4~20mA信號(hào),無損失在兩線回路里傳輸,必須滿足歐姆定律……
干擾因素:
①與激勵(lì)電壓高低有關(guān),
②與變送器允許的最小工作電壓有關(guān),
③與板卡設(shè)備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān),
④與導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)
通過這四項(xiàng)有關(guān)量,可以計(jì)算出4~20mA電流信號(hào)的理論傳輸距離
要使4~20mA信號(hào),無損失在兩線回路里傳輸,必須滿足歐姆定律,
即滿足:(激勵(lì)電壓-變送器允許的最小工作電壓)≥ 輸出電流×電流環(huán)路總電阻
當(dāng)輸出電流I=20mA,即0.02A時(shí),上式取等號(hào),則:
電流環(huán)路總電阻=(激勵(lì)電壓-變送器允許的最小工作電壓)÷0.03、將這個(gè)計(jì)算值記作r,
即r=(激勵(lì)電壓-變送器允許的最小工作電壓)×50 , 單位Ω
這個(gè)r,業(yè)界稱之為電流信號(hào)的負(fù)載電阻,也就是電流信號(hào)的最大帶載能力
業(yè)界為啥要特意給出這個(gè)r的計(jì)算式呢?
那是由于:4~20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn),實(shí)質(zhì)是實(shí)際電阻,與r比大小的問題,
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻>r時(shí),就算傳輸距離為0,變送器也是沒辦法輸出20mA電流的,
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻=r時(shí),變送器輸出20mA電流,傳輸距離只能為0米,(超導(dǎo)除外)
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻<r時(shí),變送器輸出20mA電流,才能在環(huán)路中有效傳輸若干米,
①由于板卡采集電流用的取壓電阻為定值,故導(dǎo)線電阻大小,決定著傳輸距離的長短
②導(dǎo)線電阻越小,信號(hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)
③導(dǎo)線若是超導(dǎo),電阻≈0,那電流傳到美國去也不是事,傳到火星去也木問題,
綜上:電流環(huán)路的總電阻R,必須滿足R≤r ,否則4~20mA信號(hào),無法正常傳輸
電流環(huán)路的總電阻R,由板卡設(shè)備上,采集電流信號(hào)的取壓電阻R1,和導(dǎo)線電阻R2組成
取壓電阻R1,多見250Ω、150Ω、100Ω、50Ω,而今流行100Ω~40Ω等小電阻取壓
導(dǎo)線電阻R2=電導(dǎo)率×導(dǎo)線總長度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長度電阻×導(dǎo)線總長度=單位長度電阻×傳輸距離×2
編個(gè)小題算一算,4~20mA電流信號(hào)的理論傳輸距離L(單位千米)
帥克轉(zhuǎn)手倒賣的2.5平方毫米雙絞線,每1000米的電阻=7.5Ω ,用此導(dǎo)線傳輸信號(hào)
帥克自研自造的SC322無零漂壓力變送器 ,最小允許激勵(lì)電壓=10VDC
DCS板卡上采集電流用的取壓電阻R1=100Ω
DCS板卡上的供電電壓=24VDC
計(jì)算如下:
①先計(jì)算變送器的負(fù)載電阻r,r=(24-10)×50=700 Ω
②再寫出環(huán)路總電阻R的算式,R=R1+R2=100+7.5×L×2=100+15L 單位Ω
③由于有R≤r,即(100+15L )≤ 700
計(jì)算得:L ≤ 40千米,即最大傳輸距離為40000米
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