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    兩線制4~20mA電流信號(hào)傳輸距離計(jì)算方法

    2016-05-26 07:48:29  來源:多欽儀表

    前言:兩線制4~20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn),今天小編來給大家科普一下:         
    1、兩線制4~20mA變送器的電流信號(hào)究竟能傳多遠(yuǎn)呢?
     干擾因素:
      ①、與激勵(lì)電壓高低有關(guān),
      ②、與變送器允許的*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

    2、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*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*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*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*大帶載能力

    4、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(zhǎng)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(guó)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    
        
    5、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(zhǎng)度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長(zhǎng)度電阻×導(dǎo)線總長(zhǎng)度
                         =單位長(zhǎng)度電阻×傳輸距離×2
         
    6、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)

    A采用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)A自研自造的SC322無零漂壓力變送器 ,*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*大傳輸距離為40000米

     

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    王朝霞
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