4~20MA信号传输距离
4-20mA是什么？简单易懂，让你不再一脸懵...
4-20mA是什么？简单易懂，让你不再一脸懵...工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA 。
在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
肯定有很多朋友会问：为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。
当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
有两个原因。
一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。
这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：•24V电源供电•变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化•指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量•指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20 mA X 250 ohms = 1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。
变送器4-20mA电流的由来
变送器4-20mA电流的由来工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA。
在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。
当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
有两个原因。
一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。
这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：24V电源供电变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20mAX250ohms=1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。
同样，控制回路中的压力变送器，通常用来测量过程介质的压力值：1)传感器感知压力，又由变送器将信号转换为4-20mA 信号；2)控制器再将4-20mA信号反译为压力值；3)控制器根据压力值，给阀门发送指令，控制阀门开度实现安全阀控制，确保容器不产生危险压力。
浅谈4~20mA信号传输应用
浅谈4~20mA 信号传输应用田毅涛国能榆林化工有限公司陕西榆林 719000一、浅谈4~20mA信号采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。
一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。
模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号？首先，4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。
为什么变送器信号是4到20毫安
为什么变送器信号是4到20毫安工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
1.电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA 供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
20ma电流环传输距离
20ma电流环传输距离
4-20mA电流环是工业自动化领域中常用的一种信号传输方式，通常用于传输传感器测量的数据。
这种传输方式的优点是能够有效抵抗长距离传输过程中的噪声干扰，确保数据的准确性和稳定性。
传输距离主要取决于几个因素：
1.电缆的阻抗：电缆的阻抗越大，传输距离就越短。
为了增加传输距离，应使用低阻抗的电缆。
2.电源电压：供电电压越高，能够支持更长的传输距
离。
3.负载阻抗：接收设备的输入阻抗越大，支持的传输
距离就越长。
4.信号损耗：信号在传输过程中会有损耗，当损耗达
到一定程度时，信号的质量会下降，影响数据的准
确性。
通常情况下，4-20mA电流环的传输距离可以达到数百米到几千米不等，具体距离还需要根据上述因素综合考虑。
为了确保信号质量，在长距离传输时应尽量使用优质的电缆，并考虑使用信号放大器或者隔离器来提高信号的稳定性和抗干扰能力。
两线制4-20ma原理
两线制4-20ma原理4-20mA（毫安）是一种常见的电流信号传输标准，常用于工业控制系统中，例如传感器和执行器之间的信号传递。
两线制（Two-Wire）4-20mA是指使用两根导线进行信号传输的系统。
以下是两线制4-20mA的基本原理：1.电流范围：4-20mA的范围表示电流信号的范围。
在正常运行情况下，传感器或设备产生的电流在4mA到20mA之间变化，对应了相应的测量范围。
4mA通常表示零点，而20mA表示满量程。
2.两线制：使用两根导线进行信号传输，其中一根是电流的信号线，另一根是信号线和电源的共地线。
这简化了布线，降低了系统的成本，因为只需要两根导线就能传输电源和信号。
3.电流信号：在4-20mA标准中，电流信号的范围对应于测量值的范围。
例如，一个温度传感器可能在25摄氏度时输出4mA的电流，而在75摄氏度时输出20mA的电流。
这种方式对比电压信号更抗干扰，因为电流信号不容易受到电阻和线路阻抗的影响。
4.设备供电：在两线制4-20mA系统中，通常使用环回供电（Loop-Powered）方式。
即，传感器或设备通过同一根导线接收电源供电。
这就要求设备能够工作在非常低的电流下，以确保在电流范围内提供足够的电源。
5.信号解析：接收端的控制系统测量电流值，并将其解析为相应的物理量，例如温度、压力或液位。
通常，控制系统中有专门的模块或电路用于解析4-20mA电流信号。
总体来说，两线制4-20mA系统的优势在于抗干扰性强、布线简单、成本相对较低，因此在工业环境中被广泛应用于传感器和执行器的信号传输。
4-20ma 标准信号
4-20ma 标准信号4-20mA标准信号。
4-20mA信号是工业领域中常见的一种标准信号，它被广泛应用于各种传感器和控制器之间的通讯和数据传输。
本文将对4-20mA标准信号的特点、优势和应用进行介绍，以帮助读者更好地理解和应用这一标准信号。
4-20mA标准信号是指在工业控制领域中常用的一种模拟信号标准。
它的特点是信号稳定可靠，抗干扰能力强，传输距离远，适用于工业现场的恶劣环境。
4-20mA信号的工作原理是通过改变电流的大小来表示被测量的参数数值，通常情况下，4mA对应于零值，20mA对应于满量程值。
这种信号标准的优势在于其稳定可靠，不易受到外界干扰的影响，适用于长距离传输和噪声环境下的数据传输。
在工业自动化控制系统中，4-20mA信号被广泛应用于各种传感器和控制器之间的通讯和数据传输。
比如温度传感器、压力传感器、液位传感器等常常采用4-20mA信号输出，将被测参数的数值传输到控制器或监控系统中，实现对生产过程的实时监测和控制。
此外，4-20mA信号还可以通过信号隔离器、转换器等设备进行信号转换和放大，以满足不同设备之间的匹配和接口要求。
除了在工业自动化控制系统中的应用，4-20mA信号还被广泛应用于各种领域的数据采集和监测系统中。
比如环境监测、水质监测、气体浓度监测等领域，都会采用4-20mA信号传输被测参数的数值，以实现对环境变化的实时监测和数据采集。
由于4-20mA信号的稳定可靠和抗干扰能力强，使得它在这些领域的应用更加可靠和有效。
总的来说，4-20mA标准信号作为工业控制领域中常用的一种模拟信号标准，具有稳定可靠、抗干扰能力强、传输距离远的优势，被广泛应用于各种传感器和控制器之间的通讯和数据传输。
它在工业自动化控制系统、数据采集和监测系统中发挥着重要作用，为工业生产和环境监测提供了可靠的数据传输和监测手段。
希望通过本文的介绍，读者能对4-20mA标准信号有更深入的了解，并能更好地应用于实际工程中。
4-20mA电流信号无线传输二公里方案
无线机柜电流检测系统方案概述：无线机柜电流检测系统是根据描述现场状况定做的无线电台自动化远程检测方案系统。
该系统运用8路电流采集模块(AE102)，无线电台，RS485转8路4-20mA电流模块，8路数显控制仪等设备，完成简单自动化采集，通讯，检测、报警等功能。
该系统可有连部分组成：无线发射机柜和无线接收机柜。
无线接收机柜同时可做在线实时检测。
无线发射机柜：1.无线发射机柜布线图：2.线路说明无线发射机柜内含有：空开，接线端子，电源模块，8路电流采集模块，无线发射电台等。
2.1. 电源线路：220V电源接机柜内“空开”，以便控制电源的断开或通路。
空开向“电源模块”供220V电压，由电源模块将电压分别转成12V和24V电压，12V电压向无线电台供电；24V电压向8路电流采集模块(AE102)供电.2.2 通讯线路：为方便接线，保护模块的线路，8路电流采集模块（AE102）的接线线路在机柜内牵引到接线端子处，外界的4-20mA电流信号可直接接到相应的接线端子上，由AE102模块采集其信号。
AE102采集的到信号转RS485通讯信号，传输到无线电台。
再有无线电台发送无线信号。
无线接收机柜：1.无线接收机柜布线图：2. 线路说明无线发射机柜内含有：空开，电源模块，RS485转8路4-20mA电流模块（AE102-F),8路数显控制仪表等。
2.1. 电源线路：220V电源接机柜内“空开”，以便控制电源的断开或通路。
空开向“电源模块”和8路显示仪供220V电压。
电源模块将电压分别转成12V和24V电压，12V电压向无线电台供电；24V电压向AE102-F模块供电.2.2 通讯线路：无线电台接收无线信号，输出RS485信号，传输给AE102-F模块，AE102-F模块将信号还原成4-20mA电流信号，输出后，传送给8路数显控制仪。
即完成通信，有数显仪表实时监测电流。
产品介绍8路电流采集模块（AE102)特点●将变送器、检测器等设备采集的4-20mA信号进行变送、转换、传输、运算。
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4~20ｍA信号传送距离
在论坛上有个帖子问:“４～20mA信号能否传送1ＫM?”，在其它论坛上也见过类似问题的帖，特发此文讨论。
看了标题有的人可能会说:发送4-20mA．ＤＣ电流信号的仪表都具有恒流特性,采用电流源传送，其精度与导线的电阻不是无关吗？既然这样还用讨论4-2０ｍＡ.ＤC信号的传送距离吗？ﻫ但以上的说法是针对特定条件而言的，应看到当仪表供电电源电压低至一定程度或导线电阻大到一定程度时，
4-20mA.DC电流传送信号将产生误差。
因此我们讨论的是4-2０mＡ.DC信号在保证规定的精度下的传送距离，讨论传送距离实质就是确定电流源仪表连接导线的最大长度。
ﻫ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Vo及其波动范围△Ｖ;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Vｍｉn。
已知:RＬ=250Ω，
Vo＝２4Ｖ.ＤC 其允许误差为２4Ｖ +10% －
5%,ﻫ电源允许波动△V＝24Ｖ
*5%=1.2V,ﻫImaｘ=２0mA＝0.02A，ﻫ最低供电电压Ｖmin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;在此dlr取16.28V。
即Vmiｎ=１6.2８≤２4-1.2－0.02(２50+r)
则连接导线的电阻r=２4－1．2-16.2８/0.0２-250＝76Ω
仪表连接电线用的是铜线,其截面大多选择S=1．5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。
ﻫ根据Ｌ=Sr/ρ 就可计算出铜导线的最大长度。
用标称截面1.5mm2导线时Ｌ=1．5*７6/０.0217=５253ｍﻫ用标称截面0.8ｍm２导线时L=0．８＊76／0.0217=２801ｍ
因为仪表的接线往返是两根线，所以计算结果应除2即:ﻫ用标称截面1.5ｍm2导线时L1=５253．5/2=2６26mﻫ用标称截面0．8mm２导线时Ｌ２=2801.８/2=1４00mﻫ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。
八十年代，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，由于其还有现实意义,dlr特把此表格提供如下。
看了以上的计算及表格，有的网友会说,我的现场实际接线长度并不太长,但在使用中仍无法正常使用，哪又是什么原因呢?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,或者没有遵守一点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,在电单仪表中,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，即信号负线应在发送仪表的输出处与2４V负线相连。
如果接线错误或漏接而造成信号负线浮空而引入了干扰。