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技術(shù)文章

4-20mA DC信號的傳送距離

閱讀:7發(fā)布時間:2025-3-12

4-20mA DC信號的傳送距離

    看了標(biāo)題有的人可能會說:發(fā)送4-20mA DC電流信號的儀表都具有恒流特性,采用電流源傳送,其精度與導(dǎo)線的電阻不是無關(guān)嗎?既然這樣還用討論4-20mA DC信號的傳送距離嗎?
    但以上的說法是針對特定條件而言的,應(yīng)看到當(dāng)儀表供電電源電壓低至一定程度或?qū)Ь€電阻大到一定程度時,4-20mA DC電流傳送信號將產(chǎn)生誤差。因此我們討論的是4-20mA DC信號在保證規(guī)定的精度下的傳送距離,討論傳送距離實(shí)質(zhì)就是確定電流源儀表連接導(dǎo)線的*大長度。
    決定電流源儀表導(dǎo)線長度的參數(shù)有:負(fù)載電阻RL及連接導(dǎo)線的電阻r;供電電壓Vo及其波動范圍△V;儀表的*大輸出電流Imax;儀表能維持*大工作電流時的*低供電電壓Vmin。
    已知:RL=250Ω,
         Vo=24V.DC 其允許誤差為24V +10% -5%,
         電源允許波動△V=24V*5%=1.2V,
         Imax=20mA=0.02A,
    *低供電電壓Vmin各種型號儀表的此值是不相同的,因?yàn)檫@個參數(shù)還與電子元件的特性有關(guān)系,從產(chǎn)品樣本來看,有的儀表*低的可達(dá)12V(但是指無負(fù)載時),大多儀表在15--17V之間的居多;在此筆者取16.28V。
    即  Vmin=16.28≤24-1.2-0.02(250+r)
    則連接導(dǎo)線的電阻  r=24-1.2-16.28/0.02-250=76Ω
    儀表連接電線用的是銅線,其截面大多選擇S=1.5和0.8mm2的居多,在《電工手冊》上有銅電線在20℃和75℃時的電阻系數(shù),在選擇銅導(dǎo)線時應(yīng)考慮到使用現(xiàn)場的環(huán)境情況,因此*好選擇75℃時的電阻系數(shù)來計算較妥。已知t=75℃時銅的電阻系數(shù)ρ=0.0217Ω.mm2/m。
    根據(jù)L=Sr/ρ 就可計算出銅導(dǎo)線的*大長度。
    用標(biāo)稱截面1.5mm2導(dǎo)線時L=1.5*76/0.0217=5253m
    用標(biāo)稱截面0.8mm2導(dǎo)線時L=0.8*76/0.0217=2801m
    因?yàn)閮x表的接線往返是兩根線,所以計算結(jié)果應(yīng)除2即:
    用標(biāo)稱截面1.5mm2導(dǎo)線時L1=5253.5/2=2626m
    用標(biāo)稱截面0.8mm2導(dǎo)線時L2=2801.8/2=1400m
    在實(shí)際應(yīng)用中決定導(dǎo)線的真實(shí)長度要比計算值略低才行,因?yàn)殡娋€的標(biāo)稱截面幾乎都是偏高的。如果遇到現(xiàn)場距離超過上述的長度時,可采取以下措施:

· 增大電線的線徑,來減少導(dǎo)線電阻;

· 適當(dāng)調(diào)高儀表的供電電壓。
     看了以上的計算,有的網(wǎng)友會說,我的現(xiàn)場實(shí)際接線長度并不太長,但在使用中仍無法正常使用,哪又是什么原因呢?究其原因,可能是:
    1.電流傳送信號導(dǎo)線過長時,沒有采取必要的屏蔽措施,或者沒有遵守一點(diǎn)接地規(guī)則而引入了干擾。
    2.在一個系統(tǒng)中應(yīng)選擇電位*低的一點(diǎn)作為信號的公共點(diǎn),在電單儀表中,24V電源的負(fù)線電位*低,它就是信號公共線。因此在電流傳送的一對信號線中,其電位較低的一根,即信號負(fù)線應(yīng)在發(fā)送儀表的輸出處與24V負(fù)線相連。如果接線錯誤或漏接而造成信號負(fù)線浮空而引入了干擾。


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