4-20MA信號究竟能夠傳輸多遠？

工業(yè)上普遍需要測量各類(lèi)非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等，這些都需要轉換成模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱(chēng)為變送器。目前工業(yè)上采用*泛的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內阻無(wú)窮大，導線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線(xiàn)上可以傳輸數百米。

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(lái)說(shuō)是非常重要的，因為火花能量太大可能會(huì )點(diǎn)燃易燃易爆氣體，產(chǎn)生的后果難以想象。 

        下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測斷線(xiàn)：正常工作時(shí)不會(huì )低于4mA，當傳輸線(xiàn)因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線(xiàn)報警值。另一個(gè)原因是在4-20mA使用的是兩線(xiàn)制，即兩根線(xiàn)即是信號線(xiàn)，同時(shí)也是電源線(xiàn)，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(xiàn)電阻的大小有關(guān)。

        通過(guò)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(mǎn)載時(shí)（電流I=20mA）保證Uo≥Umin。即：Ue-I.(RL+2r)≥Umin

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

再根據導線(xiàn)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(xiàn)的長(cháng)度(單位：米)

S——線(xiàn)的截面(單位：平方毫米)

注：電阻值與長(cháng)度成正比，與截面積成反比。導線(xiàn)越長(cháng)，電阻越大， 導線(xiàn)越粗，電阻越小。

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