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神讲解4-20mA的到底能传输多远，看傻眼！！！

2016-5-23 12:07:44 38937

0 前言：两线制4～20mA电流信号能传多远，常碰上有人号称“理论上”而妄下断言，今天小蒙来给大家科普科普！ 1、两线制4～20mA变送器的电流信号究竟能传多远呢？干扰因素： ①、与激励电压高低有关， ②、与变送器允许的最小工作电压有关， ③、与板卡设备采集电流用的取压电阻大小有关， ④、与导线电阻的大小有关通过这四项有关量，可以计算出4～20mA电流信号的理论传输距离 2、要使4～20mA信号，无损失在两线回路里传输，必须满足欧姆定律，即满足：（激励电压－变送器允许的最小工作电压）≥ 输出电流×电流环路总电阻当输出电流I=20mA，即0.02A时，上式取等号，则：电流环路总电阻=（激励电压－变送器允许的最小工作电压）÷0.03、将这个计算值记作r，即r=（激励电压－变送器允许的最小工作电压）×50 ，单位Ω 这个r，业界称之为电流信号的负载电阻，也就是电流信号的最大带载能力 4、业界为啥要特意给出这个r的计算式呢？那是由于：4～20mA电流信号能传多远，实质是实际电阻，与r比大小的问题，当环路实际总电阻＞r时，就算传输距离为0，变送器也是没办法输出20mA电流的，当环路实际总电阻=r时，变送器输出20mA电流，传输距离只能为0米，（超导除外）当环路实际总电阻＜r时，变送器输出20mA电流，才能在环路中有效传输若干米， ①、由于板卡采集电流用的取压电阻为定值，故导线电阻大小，决定着传输距离的长短 ②、导线电阻越小，信号传输的距离越远 ③、导线若是超导，电阻≈0，那电流传到美国去也不是事，传到火星去也木问题，综上：电流环路的总电阻R，必须满足R≤r ，否则4～20mA信号，无法正常传输 5、电流环路的总电阻R，由板卡设备上，采集电流信号的取压电阻R1，和导线电阻R2组成取压电阻R1，多见250Ω、150Ω、100Ω、50Ω，而今流行100Ω～40Ω等小电阻取压导线电阻R2＝电导率×导线总长度÷导线横截面积=单位长度电阻×导线总长度＝单位长度电阻×传输距离×2 6、编个小题算一算，4~20mA电流信号的理论传输距离L（单位千米）帅克转手倒卖的2.5平方毫米双绞线，每1000米的电阻=7.5Ω ，用此导线传输信号帅克自研自造的SC322无零漂压力变送器，最小允许激励电压=10VDC DCS板卡上采集电流用的取压电阻R1=100Ω DCS板卡上的供电电压＝24VDC 计算如下： ①、先计算变送器的负载电阻r，r=(24-10)×50=700 Ω ②、再写出环路总电阻R的算式，R=R1+R2=100+7.5×L×2=100+15L 单位Ω ③、由于有R≤r，即（100+15L ）≤ 700 计算得：L ≤ 40千米，即最大传输距离为40000米 2
2016-5-23 12:07:44　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 温湿度变送器的4-20mA信号它到底能够传输多远 3394 • 传感器到底为什么是4-20MA？4-20MA电流信号到底能传多远 1 • 一个PIC的PWM信号能传输多远？ 2808 • 为什么要用4-20ma作为远距离传输？ 1361 • 4-20mA电流信号的传输距离是多少 3836 • 4-20mA两线制电流环路隔离器：ISO 4-20mA 3773 • 4-20mA两线制电流环路隔离器：ISO 4-20mA 3468 • 4-20mA Hart 电路分析 509 • 4-20mA电路图（电位器转4-20ma） 7988 • 4-20mA 电流环路隔离器（ISO 4-20mA） 4752 6 个讨论

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2017-7-3 11:16:10 评论举报 1^# 梅健

0 感谢楼主分享知识

2017-7-7 15:14:25 评论举报 2^# 周笑

0 谢谢分享

2017-7-8 19:03:55 评论举报 3^# 张伟

0 厉害了

2017-7-19 17:25:43 评论举报 4^# 涛涛

0 谢谢分享谢谢分享

2017-7-27 13:44:18 评论举报 5^# quisheng

两线制仪表都具有恒流特性，但是当仪表供电电源电压低至一定程度，或者连接导线电阻大到一定程度时，4-20mADC电流传送信号仍然会产生误差。因此考虑的是4-20mADC信号在保证规定精度下的传送距离，传送距离实质是确定仪表连接导线的最大长度。

HART智能温度变送器两线制4-20mA输出
4-20mA信号最远传送距离 yunrun.com.cn/tech/966.html
决定电流源仪表导线长度的参数有：负载电阻RL及连接导线的电阻r；供电电压U0。及其波动范围△U；仪表的最大输出电流Imax；仪表能维持最大工作电流时的最低供电电压Umin。
已知：RL=250Ω，U0=24VDC，其允许误差为24V，电源允许波动△U=24V×5%=1.2V，Imax=20mA=0.02A。最低供电电压Umin：各种型号仪表的此值是不相同的，因为这个参数还与电子元件的特性有关系，从产品样本来看，有的仪表最低的可达12V（但是指无负载时），大多仪表在15-17V之间的居多；现取16.28V。
Umin=16.28≤24-1.2-0.02×（250+r）；则连接导线的电阻
仪表连接电线用的是铜线，其截面大多选择S=1.5mm2和0.8mm2的居多，在《电工手册》上有铜电线在20℃和75℃时的电阻系数，在选择铜导线时应考虑到使用现场的环境情况，因此最好选择75℃时的电阻系数来计算较妥。已知t=75℃时铜的电阻系数ρ=0.0217Ω×mm2/m。根据就可计算出铜导线的最大长度。
用标称截面1.5mm2导线时
用标称截面0.8mm2导线时

因为仪表的接线往返是两根线，所以导线长度计算结果应除以二，即从理论上说用标称截面1.5 mm2导线时4-20mA信号最远可传送2626m；用标称截面0.8 mm2导线时4-20mA信号最远可传送1400m。

在实际应用中决定导线的真实长度要比计算值略低才行，因为电线的标称截面几乎都是偏高的。如果遇到现场距离超过上述的长度时，可采取以下措施：增大电线的线径，来减少导线电阻；适当调高仪表的供电电压。

20世纪80年代，上海自动化仪表一厂针对其生产的DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表的变送器、调节器、电气转换器、操作器等单元，在最低供电电压（22.8V）时允许的导线电阻，曾列过一个表格供用户参考，表后还注明：“如果系统设计时导线电阻不超过上表，则信号电流在4-20mA范围内，都能保证传送的精度不变。”由于其还有现实意义，特把此表格提供如下：

DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表在最低供电电压时允许的导线电阻

	阻值Ω
单元名称	最大负载电阻	除去标准负载250Ω后的导线电阻	再除去齐纳安全栅内阻后的导线电阻	再除去电流指示仪内阻后的导线电阻	接双执行机构后的导线电阻
电容式压力、差压变送器	600	350	210	200	--
矢量机构差压、压力变送器	410	160	20	10	--
温度变送器	450	200	60	10	--
电气转换器	450	200	60	50	--
调节器	750	450	320	--	20 注
执行器	750	450	320	--	20 注

注：执行机构负载电阻<300Ω

看了以上的计算及表格，有的读者会说，有时现场实际接线长度并不太长，但在使用中仍无法正常使用，究其原因可能是：
①电流传送信号导线过长时，没有采取必要的屏蔽措施，或者没有遵守屏蔽线一端接地规则而引入了干扰。
②在一个系统中应选择电位最低的一点作为信号的公共点，在电动仪表中，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线。因此在电流传送的一对信号线中，其电位较低的一根，即信号负线应与24V负线相连。如果接线错误或漏接会造成信号负线浮空而引入了干扰。

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。