標準電壓電流信號

2020-12-03 東方的藍天

我們介紹以下信號。

0-10V電壓型信號

信號直觀,便於檢測。對於設備調試和維護時,測量比較方便,但是模擬量信號輸入設備輸入電阻比較大,因此線路在傳送時受到電磁幹擾,即使產生很小的電流·,也會產生很大的電壓降,因此,電壓信號型模擬量系統的抗幹擾能力差。

0-20mA電流型信號

在傳送時,能夠很好地避免電磁幹擾。這是因為模擬量輸入設備的電阻小,線路受到電磁感應產生的電流,在迴路電阻比較小的情況下,產生的壓降非常小。

4-20mA電流型信號

0-20mA基本一樣,差別是4mA為信號零點,利用這4mA的電流,可以為兩線制傳感器提供工作電流,也可以通過4mA的電流來判斷傳感器線路是否開路。

4-20mA信號優勢

①電壓信號不穩定:遠距離傳輸模擬信號採用電壓信號傳輸時因線路消耗壓降,從而對測量造成幹擾。若輸出4--20毫安會比較穩。在傳送的過程中採用電流信號,在控制儀表和DCS控制系統中具體控制時採用電壓信號;

②量程為0-20毫安的信號和故障信號無法區分,小於4mpa表示線路故障有零點漂移,二線制儀表(減少接線之複雜性,即供電又傳輸信號)的誕生促使標準變化,4-20毫安是新的電流信號標準;

③4-20毫安是二線制傳感器的設計,其中0--4毫安電流是為了供應傳感器自身最小的工作電流需要。如果採用0-20毫安,當信號很小時,傳感器不能獲得足夠的工作能量。

4-20mA信號指定時考慮了在多方面使用的要求

①30V 電壓, 30mA 電流 所引起的火花是可以點燃危險氣體平均下限,為保險起見,也參照其他傳統設定,故將很多儀表定為24V供電,同時限定電流小於30mA,為留有餘量,信號上限定為 20mA。

②為了區分沒有信號和信號為0,信號的起始值(信號零位值)不能為零(電氣值).

③兩線制儀表在信號值為零時仍需要一定的能量供應,在24V供電條件下,4mA電流提供的能量,是當時制定標準時,大部分儀表生產商能接受的能量供應下限。

④4-20mA電流加在250Ω電阻上正好符合標準信號的電壓標準 1-5V,這是大部分AD轉換都可接受的電壓。

上述條件經整合,形成一套信號標準,包含:24VDC供電、250Ω標準負載、1-5V 或 4-20mA 標準信號。

4-20mA信號反饋如何預防幹擾

以4~20mA信號舉例,幹擾幾乎皆從電源爬進去導致的,從電纜感應進去之可能性極小。故曰屏蔽層、接地、隔離柵,皆在隔靴撓癢的次要問題,關鍵問題:供電電源要靠譜,日常工作中的幹擾原因有:

①未使用屏蔽電纜;②屏蔽電纜沒有單端接地,或接地不良;③信號電纜跟動力電纜一塊敷設;④儀表本身故障。

模擬量電信號和數字量關係

有如下幾種情況:

DC-10V~10V,這是一個有符號的數字,如果是12位數字量,那麼這12位是最高位為符號位,其它位為數據位,也就是11位數據位,1位符號位,11位對應的數字量是多少呢?2047,捨去零數,是2000。所以是-2000~+2000,解析度是20V/4000=5mV。

DC-20mA~+20mA,如果是16位二進位數呢?最高位為符號位,15位數據位是32767,捨棄零數,是32000。對應的數字量就是-32000~+32000,解析度是40mA/64000=0.625μA。

DC4~20mA,如果是12位二進位數呢?這是一個無符號數,12位對應的數字量是4095,捨去零頭,是4000,對應的數字量就是0~4000,解析度是16mA/4000=4μA。

DC0~20mA,如果是12位二進位數呢?這是一個無符號數,12位對應的數字量是4095,捨去零頭,是4000,對應的數字量就是0~4000,解析度是20mA/4000=5μA。

當然,輸入特性具體是什麼情況還得看模塊本身的規定。

這就是FX-4AD的三類型九模式,模擬量與數字量變化呈線性關係。

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