4-20MA信號究竟能夠傳輸多遠？

工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等，這些都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設備稱為變送器。目前工業(yè)上采用*泛的是用4~20mA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。

4~20mA是指最小電流為4mA,最大電流為20mA ，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等氣體，對于氣體傳感器來說是非常重要的，因為火花能量太大可能會點燃易燃易爆氣體，產(chǎn)生的后果難以想象。

       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。另一個原因是在4-20mA使用的是兩線制，即兩根線即是信號線，同時也是電源線，而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。

       4～20mA變送器的電流信號究竟能傳多遠呢？

       干擾因素：

①與激勵電壓高低有關(guān)；

②與變送器允許的最小工作電壓有關(guān)；

③與板卡設備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān)；

④與導線電阻的大小有關(guān)。

       通過這四項有關(guān)量，可以計算出4～20mA電流信號的理論傳輸距離。其中，Uo是變送器的供電電壓，必須在滿載時（電流I=20mA）保證Uo≥Umin。即：Ue-I.(RL+2r)≥Umin

       根據(jù)這個公式，可以計算出在變送器處于低工作電壓時，大的導線電阻。假設：已知：Ue=24V，I=20mA，RL=250Ω，Umin=12V。求出r的大值為175Ω：

再根據(jù)導線電阻的計算公式：

       其中：

ρ——電阻率(銅電阻率=0.017，鋁電阻率=0.029)

L——線的長度(單位：米)

S——線的截面(單位：平方毫米)

注：電阻值與長度成正比，與截面積成反比。導線越長，電阻越大， 導線越粗，電阻越小。

       以銅線為例，ρ= 0.017 Ω·mm2/m，即：橫截面積1mm2，長度1m的銅線電阻為0.017Ω。那么175Ω對應1mm2的導線長度為175/0.017=10294（米）。因此，理論上4-20mA信號傳輸可達上萬米（根據(jù)不同激勵電壓和變送器的工作電壓等因素而定）。