4～20mA电流变送器的工业控制应用

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【导读】 4~20mA电流环工作原理　　在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：**，由于传输的信号是电压信号，传输信号就会受到噪声的干扰而不纯洁；第二

4〜20mA 电流回路的工作原理

在工业领域，使用仪表放大器要完成信号调理和长线传输会导致以下问题：**，因为传输的信号是电压信号，所以传输的信号会受到噪声的干扰而不是纯净的；

第二，传输线的电阻会产生电压降，然后在接收端的信号会产生误差；

第三，如何在现场提供仪表放大器的不同工作电压也是一个问题。

为了解决上述问题并避免相关噪声的影响，我们使用电流来传输信号，因为电流对噪声不敏感。

4-20mA的电流环路使用4mA表示零信号，使用20mA表示信号的满量程。低于4mA且高于20mA的信号用于各种故障警报。

4〜20mA电流变送器的工业控制应用

4 〜20mA 电流回路有两种类型键入：

两线制和三线制。当监视系统需要通过长线驱动现场驱动设备（例如阀门）时，通常使用三线变送器，其中XTR位于监视系统端，并且系统直接为XTR供电。电源是两条电流传输线以外的第三个电源。根线。在两线制系统中，XTR和传感器位于现场侧。由于现场电源问题，接收端通常使用4-20mA电流环路为远程XTR提供电源，而4-20mA用于反映信号的大小。

4-20mA产品的典型应用是传感和测量应用。工业领域中有许多类型的传感器可以转换为4-20mA电流信号。 TI有一些方便的RTD和发送器桥芯片。由于TI的发送器芯片包含电压激励源，电流激励流，电压调节器电路，仪表放大器等通用功能电路，因此它可以轻松地将许多传感器信号转换为4-20mA信号。

4 〜20mA 校准

传统的4-20mA校准需要特殊的夹具固定，特殊的激光或手动电阻调整，并且调整是相互影响的，需要测试，调整，重新测试，重新调整过程，调整时间，并且范围是有限的。电子设备和传感器不容易调整。

现代4-20mA数字校准，允许在包装后调整电子设备和传感器；校准系数可以通过计算机计算，以简化数值调整。可以有无限次的调整时间，非常好的分辨率和宽广的调整范围；调整过程中没有相互影响；电子设备和传感器可以轻松调节。

4 〜20 mA 和0 〜20mA

那为什么选择4-20mA而不是0-20mA？为了降低布线的复杂性，选择两线制传感器比多线制要简单得多。两线制不仅传输信号，而且还为传感器供电，因此设计人员从中窃取4mA电流来为传感器放大器电路供电，因此确定了4-20mA的标准。

4 〜20 mA 负载估算

Double绞合线的特性阻抗约为50欧姆，相隔10mm的0.2线的特性阻抗约为300欧姆。因此，理想的是选择50-300欧姆作为负载电阻。为了方便AD转换，负载电阻上的信号一般为5-10V。比较合适的方法是称量所有负载电阻为250欧姆，电流为20 mA，负载压降为5V。

4 〜20mA 电路设计

4〜 20 mA电路原理分析

U1：HCNR200是用于隔离的线性光电耦合器，其中**引脚和第二引脚为发光二极管，第三和第四引脚用于线性校正。第五和第六引脚为输出二极管，第七和第八引脚为空引脚。

4-20 mA的电流在电阻R1上产生0.48V-2.4V的电压降。通过R2输入到反向输入端子。输出输出电压通过Q1向U1A提供线性电压。使U1A的电流随4-20MA的变化而变化。

输出电压除以R3和U1C，输入到反相端子，并在缓冲后输出。 R16和C5用于增加输出电压的平滑度。

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2006-11-29 10:54:45

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