科普:两线制4~20mA信号的传输距离计算 点击:7405 | 回复:17



怪话二王

    
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发表于:2015-01-06 00:16:23
楼主

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
            讲科学,就是要讲清来龙去脉,讲计算,
            本怪算一算,  
            抖落西安城的混沌与尘土,清白一哈工控网的2015 。。。。。。     

1、两线制4~20mA变送器的电流信号究竟能传多远呢?
      本怪说:
         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)÷0.02
      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

3、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   
   
4、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
     
5、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

6、呵呵呵,40000米,看清没?只要有钱布线,从西安城传到长安县,没问题呀
      祝大家今年快乐满满20mA!
      祝大家今年发财电流长!

 

.



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1楼

有点意思!!!!!!!!!!!惊倒了

银光人生—华

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2楼

看完很惊讶啊,实际使用中一般不过几百米。

很钦佩楼主的专研精神。

江湖再见-余辉

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3楼

二王兄的精神值得大家学习啊      

siemensmen

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4楼

厉害             

zhc老牛

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5楼

老怪有意思不错的分析

怪话二王

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6楼

                                              .....................

HARTMODEN

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发表于:2015-03-30 10:04:09
7楼

,距离太远的话可以用GPRS采集传输。

浅醉闲眠-王者之师

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8楼

难得的好帖!!                                             

Mike_Jason

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9楼

专业敬业好帖顶起专业敬业好帖顶起

撞破烂钟——王者之师

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发表于:2015-03-31 20:15:44
10楼

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撞破烂钟——王者之师

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江苏成振

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11楼

最小允许激励电压=10VDC,

照怪的说法,应该是最低供电电压哦 ?

这个东西是这样的吗 ?

我以为是驱动晶体管(输出4-20mA)最小压降来的.

w0518027

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12楼

赞一个....................................

qhfsb

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发表于:2015-04-22 16:41:50
13楼

世间需要这样的人,能用极普通、简单的话语及例子来描述深奥的东西,谢了。

chg1a

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发表于:2015-04-24 16:01:12
14楼

好!很钦佩楼主的专研精神。

苏州迅鹏

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发表于:2015-04-29 11:19:18
15楼

品质与国际领先水平同步,累计超出50万台仪表每天在现场运营

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有着高素质10年以上的电仪工程师为你一对一技术服务

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ydggy

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发表于:2015-07-19 05:48:31
16楼

Lenze变频器的模拟信号是通过I/O给的,也是两线制,线的长度不超过1米,但是信号很不稳定,导致变频器的频率波动大。这是怎么回事?

怪话二王

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发表于:2015-07-20 17:26:17
17楼

 

 

回复内容:

对: ydggy Lenze变频器的模拟信号是通过I/O给的,也是两线制... 内容的回复!

 

 

您先把变频器断电停咧,单独考核I/O过来的信号,看看稳不

 

变频器威猛,很有可能是它干扰咧I/O给定的信号

 

 

 


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