技術

什么是4-20mA？

         在工業自動化場景中，傳感器測量溫度、壓力、速度參數等非電信號時，通常需借助變送器進行信號轉換。這類設備通過將物理量轉化為標準化的4-20mA直流電流實現信號傳輸，其中4mA對應量程下限，20mA代表上限值。采用電流傳輸制式主要由于其在遠距離傳輸（可達數百米）時具備抗干擾性強、線路損耗低的特性。

          那么在工業現場，要完成信號的調理并進行長線傳輸，會產生以下問題：

第一，由于傳輸的信號是電壓信號，傳輸線會受到噪聲的干擾；

第二，傳輸線的分布電阻會產生電壓降；

第三，在現場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。

          為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響，用電流來傳輸信號，因為電流對噪聲并不敏感。4-20mA的電流環便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。

        肯定有人會問：為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢？很簡單，如果0是最小，那么開路故障就檢測不到了！

1、 4-20mA直接采集方案

使用具備4-20 mA輸入的采集儀的測量方法.

本方案選用的是阿爾泰科技公司具有4-20mA采集功能的產品，如下：

                                                                     （4-20mA直接采集產品接線方式圖）

2 、分流電阻采集方案

通過分流電阻進行電流→電壓轉換的測量方法

        對于電壓輸出的采集器，要采集4-20mA信號通常采用通過取樣電阻的方式。一般使用250歐的電阻作為取樣電阻，由U=I * R計算可以得到4-20mA的信號就轉換成為了1-5V的電壓信號。眾所周知電阻是存在誤差的，采樣電阻的誤差會直接影響到電流采集的準確度。同時在電流流過電阻的過程中會產生熱量，所以在選擇電阻的時候既要考慮到電阻準確，也要考慮到電阻的溫度漂移值。

電阻值和額定的選擇

        將 4-20 mA 轉換為電壓時的電阻值一般使用 250 Ω。因為會轉換為 1-5V，便于處理。最大消耗功率為0.1W(=5V*20 mA)，因此額定應達到1/4 W 以上。容許公差與要求的轉換精度也有關系，但一般選擇 ?0.1%。

250Ω電阻并不是標準電阻值，不能作為通用電阻獲取，但能夠以合成電阻制作。例如，將4個1kΩ 電阻并聯連接，或將120Ω與130Ω電阻串聯連接，即可獲得250Ω電阻。

3 、信號轉換器測量方案

使用信號轉換器的測量方法

       用電壓采集卡采集4-20mA信號，最簡單的方式使用信號隔離轉換器。可方便快捷的搭建系統。

阿爾泰科技公司對應產品型號為：S1105D

參數：輸入0-20mA或4-20mA

輸出：0-5V、0-10V、?5V、?10V

響應頻率10-30Khz

供電：24VDC

接線方式如下：

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