采用电流信号的原因是不容易受干扰,因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数 V,但是噪声的功率很弱,所以噪声电流通常小于 nA 级别,因此给 4-20mA 传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,因此在普通双绞线上可以传输数百米;由于电流源的大内阻和恒流输出,在接收端我们只需放置一个 250 欧姆到地的电阻就可以获得 0-5V 的电压,低输入阻抗的接收器的好处是 nA 级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

 

上限取 20mA 是因为防爆的要求:20mA 的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取 0mA 的原因是为了能检测断线:正常工作时不会低于 4mA,当传输线因故障断路,环路电流降为 0。常取 2mA 作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成 4~20mA 电流输出,必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接 4 根线,称之为四线制变送器。当然,电流输出可以与电源公用一根线(公用 VCC 或者 GND),可节省一根线,所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到, 4-20mA 电流本身就可以为变送器供电,变送器在电路中相当于一个特殊的负载,这种变送器只需外接 2 根线,因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为 4mA,因此在量程范围内,变送器通常只有 24V,4mA 供电(因此,在轻负载条件下高效率的 DC/DC 电源(TPS54331,TPS54160),低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器(如 MSP430)对于两线制的 4-20mA 收发非常重要)。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。

 

一般需要设计一个 VI 转换器,输入 0-3.3v,输出 4mA-20mA,可采用运放 LM358,供电+12v。

 

我们系统地来看看interwetten与威廉的赔率体系 量设备为什么都偏爱用 4~20mA 传输信号~

 

4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。我国也采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用 4-20mA.DC,接收信号采用 1-5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统