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教您利用4-20mA电流环路系统中产生的废能

上网日期: 2012年12月27日 ?? 作者: Chris Glaser ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:电流环路? 发送器? 模数转换器?

4-20mA电流环路信号常用于工业环境,实现远距测量数据传输,例如:加工温度或者容器压力等。这种信号传输方式之所以成为人们的首选,因为它简单便捷、抗噪、安全,并且可以在没有数据损坏的情况下实现远距离传输。由于传输数据的电流相对较低,这些电流环路还是低功耗系统。以前,没有获得利用的功率,或者信号传输过程中损失的功率,都在发送器内耗散掉;但现在,利用现代集成电路以后,即使这一小部分功率也被节省下来,以支持系统中必需功能的正常工作。

4-20mA电流环路系统基础知识

图1显示了一个典型的4-20mA电流环路系统。一个半稳压式24V DC电源同时向电流环路和发送器组件供电。发送器对重要信号(例如:温度、压力和其他参数)进行测量,然后输出一个2-20mA电流,其与该信号强弱成比例。该电流通过线路,传输至某个接收机系统。之后,电流遇到电阻器形成电压,其通过一个模数转换器(ADC)读出,然后再经过进一步处理。通过连线,连接回到为环路供电的电压源,这样构成一个完整的环路。

教您利用4-20mA电流环路系统中产生的废能(电子工程专辑)
图1:基本的4-20mA电流环路系统

工业应用中使用这些电流环路具有诸多好处:

●电流环路是一些简单电路,仅要求一个简易电源、一个完成测量然后产生电流的发送器、一条传输线以及一个接收机电路。电源只需提供足以克服各种系统压降问题的电压;多余的环路电压刚好在发送器处得到降低。由于电流较低,仅有少量功耗,因此发热较少。

●电流环路仅包含一个电流环路。因此,根据基尔霍夫电流定律,通过环路中所有组件的电流相等。这样便实现了较高的抗噪性,而抗噪性又是工业环境应用的关键。

●由于信号电平最低达到4mA,从而实现了安全性。如果环路内部出现损坏,或者环路连接断开,则接收机无法读出电流,其表明出现故障,而非最低信号电平。

●只要电源电压高到足以克服系统压降,则代表测得信号的理想电流由发送器维持。因此,高压降和低成本的小规格线材用于进行互连,其仅要求增加电源电压。最为重要的是,线路允许相对较大的压降,便可以使用大量的连线。这样,受测仪器和对测量数据进行处理的控制室之间便可实现物理隔离,从而为控制室内的人员提供安全保护。


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