4-20mA變送器原理與應(yīng)用

工業(yè)上普遍需球測量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等；另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。工業(yè)上廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因為防爆的要求：20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。 

電流輸出型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。最典型的是變送器需要兩根電源線，加上兩根電流輸出線，總共要接4根線，稱之為四線制變送器。 

當(dāng)然，電流輸出可以與電源公用一根線（公用VCC或者GND），可節(jié)省一根線，稱之為三線制變送器。 

其實大家可能注意到， 4-20mA電流本身就可以為變送器供電，變送器在電路中相當(dāng)于一個特殊的負(fù)載，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線，因而被稱為兩線制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA，因此只要在量程范圍內(nèi)，變送器至少有4mA供電。這使得兩線制傳感器的設(shè)計成為可能。 

在工業(yè)應(yīng)用中，測量點一般在現(xiàn)場，而顯示設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計算，省去2根信號傳輸導(dǎo)線意味著成本降低近百元！另外四線制變送器和三線制變送器因?qū)Ь€內(nèi)電流不對稱必須使用昂貴的屏蔽線,而兩線制變送器可使用非常便宜的的雙絞線導(dǎo)線,因此在應(yīng)用中兩線制變送器必然是優(yōu)選。