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4-20ma信号究竟能够传输多远
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发布日期：[2020-12-28] 共阅[315]次 |
前言
我国电气自动化仪表从技术发展角度分类，主要分为ddz-ⅰ型、ddz-ⅱ型、ddz-ⅲ型和ddz-s型等几个类型，目前基本上都是电3型和电4型仪表，分别是指ddz-ⅲ型和ddz-s型。它们的主要特点是：
| 电动单元组合仪表（ddz） | 特点 | 研制时间 | 直流电流信号范围 | | ddz-ⅰ型仪表 | 以电子管为核心元件 | 60年代前后 | 无 | | ddz-ⅱ型仪表 | 以晶体管为核心元件 | 60年代 | 0-10ma | | ddz-ⅲ型仪表 | 以集成电路为核心元件 | 70年代 | 4-20ma | | ddz-s型仪表 | 以微电脑为核心的智能型仪表 | 70年代后期 | 4-20ma | 对于ⅲ型仪表和s型仪表之间的模拟信号均采用标准的4-20ma.dc（电流传输）或1-5v.dc（电压接收）。参考标准gb/t 3369.1-2008和gb/t 3369.2-2008。
直流电压信号为何不宜用于长距离传输？
在《gb/t 3369.2-2008 过程控制系统用模拟信号 第2部分：直流电压信号》标准中描述：“与gb/t 3369.1-2008所规定的模拟直流电流信号相反，本部分所规定的模拟直流电压信号不宜用作长距离的传输”。主要原因是电压信号经过长距离传输会有所衰减，而且容易受到干扰。
正是由于电压信号有衰减，所以当电压信号传输时，要求接收端必须呈现高阻抗，即图1中的ri越大越好，而输入阻抗越高，越容易受到干扰。
因此，直流电压信号不宜用于长距离传输。
4-20ma电流信号究竟能够传输多远？
4-20ma电流信号的传输距离主要与以下几个因素有关：
1. 信号的激励电压ue；
2. 仪表的低工作电压umin；
3. 接收设备的负载（采样）电阻rl；
4. 导线电阻r。
其中，uo是变送器的供电电压，必须在满载时（电流i=20ma）保证uo≥umin。
即： 。根据这个公式，可以计算出在变送器处于低工作电压时，大的导线电阻。假设：
已知：ue=24v，i=20ma，rl=250ω，umin=12v。求出r的大值为175ω：
再根据导线电阻的计算公式：， 其中：
ρ——电阻率(铜电阻率=0.017，铝电阻率=0.029)
l——线的长度(单位：米)
s——线的截面(单位：平方毫米)
注：电阻值与长度成正比，与截面积成反比。导线越长，电阻越大， 导线越粗，电阻越小。
以铜线为例，ρ= 0.017 ω·mm2/m，即：横截面积1mm2，长度1m的铜线电阻为0.017ω。那么175ω对应1mm2的导线长度为175/0.017=10294（米）。
因此，理论上4-20ma信号传输可达上万米（根据不同激励电压和变送器的低工作电压等因素而定）。 |
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