4~20ma變送器延長(zhǎng)傳送距離的措施

1、420ma變送器延長(zhǎng)傳送距離的措施一、對(duì)“420mA二線制變送器的信號(hào)線最長(zhǎng)可鋪設(shè)多長(zhǎng)”的討論一般420ma的變送器的供電源均為24V,其輸出末端均為PNP型晶體管構(gòu)成的電流源形式，見(jiàn)下圖：-dA420mai|'出律N上左圖中G2為PNP型晶體管，其發(fā)射極接一精密電阻R4（圖為250歐），R4的電壓跟隨其基極對(duì)+24V電壓Ux而變化，由集電極對(duì)外輸出構(gòu)成的電流源。Ux是由內(nèi)部電路產(chǎn)生的根據(jù)外被測(cè)信號(hào)的大小變換的電壓，在被測(cè)的模擬信號(hào)范圍內(nèi)Ux的變化值，使集電極輸出電流為：420ms。此時(shí)G2管發(fā)射極對(duì)+24V的電位差為：15V,G2管發(fā)射極對(duì)地電位為：4ma時(shí)Ue=244X0.25=2

2、3V;20ma時(shí)Ue=2420X0.25=19V;上右側(cè)圖為變送器輸出接終端負(fù)載Rf的等效電路圖，其Ro為傳送導(dǎo)線的電阻，此時(shí)集電極A點(diǎn)對(duì)地電壓：UA=I（R0+Rf）（1）式中I為420ma討論一、傳送導(dǎo)線電阻相同時(shí)，不同截面積的導(dǎo)線傳送距離：如已知傳送導(dǎo)線的電阻Ro及其電阻密度p,其導(dǎo)線截面積S與長(zhǎng)度L的關(guān)系式如下：Ro=p-L/S（2）由（2）式可知：如傳送導(dǎo)線的電阻值保持不變，其導(dǎo)線截面積變大，則導(dǎo)線的長(zhǎng)度也變長(zhǎng)，即傳送距離變遠(yuǎn)。其導(dǎo)線截面積變小，則導(dǎo)線的長(zhǎng)度也變短，即傳送距離變近。故一般發(fā)現(xiàn)傳送距離不夠長(zhǎng)時(shí)，可采用加大導(dǎo)線線徑的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。但過(guò)粗的導(dǎo)線會(huì)加導(dǎo)線重量，即提高材料成本。討

3、論二、同一個(gè)變送器(如其輸出晶體管的發(fā)射電阻=250Q)，而終端電阻不同時(shí)：1、如終端電阻Rf=250Q,當(dāng)電流l=20ma時(shí)，B點(diǎn)對(duì)地電壓UB=20<0.25=5V,如Ro=0,則UA也=5V。G2的管壓降=19-5=14V。隨著Ro由0逐漸變大，其Ro二端的電壓也由0逐漸增加，使UA電壓隨之增大，G2管壓隨之變小。為避免信號(hào)失真，容許G2管最小管壓降=1V,即UA=18V則Ro=(18-5)-0.02=650Q.即傳送導(dǎo)線的電阻w650Q時(shí)信號(hào)不會(huì)失真。如終端電阻Rf=500Q,當(dāng)電流l=20ma時(shí)，B點(diǎn)對(duì)地電壓UB=10V如Ro=0,則UA也=10V。G2的管降=19-10=9V。

4、設(shè)G2管管壓降=1V時(shí)，UA=18V時(shí)，其此時(shí)傳送導(dǎo)線的電阻：Ro=(18-10)-0.02=400Q。即傳送導(dǎo)線的電阻w400Q時(shí)信號(hào)不會(huì)失真。可見(jiàn)對(duì)同一變送器，如終端電阻小其傳送線容許的電阻值比終端電阻大其傳送線容許的電阻值要大，如導(dǎo)線線徑相同，傳送導(dǎo)線電阻大的其傳送距離要長(zhǎng)。討論三、終端電阻相同，如取Rf=250Q，而變送器的容許最大輸出電壓不同時(shí)：當(dāng)變送器輸出電流=20ma又晶體管G2的管壓降=1V時(shí)，傳送信號(hào)最遠(yuǎn)，此時(shí)G2管的集電極對(duì)地電壓即為變送器容許最大輸出電壓UAm其值為：UAm=2420XR4-1,此時(shí)終端電阻電壓=20X0.25=5V,傳送導(dǎo)線的電阻Ro=(UAn-5)/0

5、.02。如變送器內(nèi)的R4=250Q，則變送器容許最大輸出電壓：Uam=24-20X0.25-1=18V此時(shí)傳送導(dǎo)線電阻Ro=(18-5)-0.02=650Qo如變送器內(nèi)的R4=500Q，則變送器容許最大輸出電壓：Uam=24-20X0.5-仁13V此時(shí)傳送導(dǎo)線電阻Ro=(13-5)-0.02=400Q。可見(jiàn)對(duì)相同的終端電阻，其容許最大輸出電壓高的變送器比容許最大輸出電壓低的變送器所用傳送線的電阻值要大，如傳送導(dǎo)線截面積相同，電阻大的其導(dǎo)線要長(zhǎng),傳送距離要長(zhǎng)。綜上討論得出的三個(gè)結(jié)論，可供遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)選擇傳送導(dǎo)線的時(shí)的依據(jù)。下舉一例說(shuō)明：有一個(gè)420ma輸出的變送器，遠(yuǎn)傳距離1000米，終端負(fù)載

6、電阻為500歐,應(yīng)選擇多大線徑的導(dǎo)線為最合理、最省錢。1應(yīng)先知道所用變送器的最大容許輸出電壓值Uam如不知，可用以下方法測(cè)出變送器的最大容許輸出電壓值：用一只3KQ多圈電位器、一塊毫安表，二者串聯(lián)，再并接于變送器的輸出端。再用一塊電壓表并接電位器二端，見(jiàn)下圖：先將電位器調(diào)到阻值=0,再調(diào)整變送器輸入信號(hào)(如溫度)為最大量程，使其輸出電流=20ma(此時(shí)毫安表指示為20ma)，電壓表指示=0V,旋轉(zhuǎn)電位器，使其電阻由0增加，其電壓表指示值也由0V增加，但電流表指示不變(仍=20ma),當(dāng)調(diào)到電流表的指示值開(kāi)始變小時(shí)，說(shuō)明變送器的輸出電壓已超過(guò)最大容許值，此時(shí)應(yīng)將電位器往回調(diào)節(jié)，使電流值=20ma

7、后再繼續(xù)下調(diào)一點(diǎn)使電壓表指示值下降1V時(shí)停止調(diào)節(jié)。此時(shí)電壓表的電壓值即為該變送器的最大容許輸出電壓值UBm2、求出導(dǎo)線最大電阻值：Ro=(UBm-0.02X500)/0.02=(UBm-10)/0.02如設(shè)Ubm=13V貝V：Ro)=(1310)/0.02=150Q3、求導(dǎo)線截面積S:S=pL/Ro=0.02X1000-150=0.13平方毫米(4x013導(dǎo)線線徑d=q§4=041從理論講可選用線徑為0.5mm截面積為0.2平方毫米的銅導(dǎo)線，即可遠(yuǎn)傳信號(hào)1000m,確保信號(hào)不會(huì)失真。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)還要考慮導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，因?yàn)檫^(guò)細(xì)的導(dǎo)線易拉斷，故實(shí)際可選線徑稍粗一點(diǎn)為好。二、對(duì)“如果超過(guò)

8、最長(zhǎng)敷設(shè)米數(shù)，還需放線的話，需加什么設(shè)備?！钡目紤]如果超過(guò)最長(zhǎng)敷設(shè)米數(shù)，還需放線的話，一般可有2種辦法：1、換線，即加粗傳送導(dǎo)線線徑：線徑增大一倍，可使傳送距離加長(zhǎng)近一倍。2、改變端電阻使其阻值變?。喝缭K端電阻=500Q,可換成250Q終端電阻。采用這二種辦法都可以使傳送距離加長(zhǎng)，但不是好的辦法，因?yàn)檫@樣處理結(jié)果：（1）使傳送線的重量加大，即使導(dǎo)線費(fèi)用大為增加。（2）改變終端電阻，將使終端接收裝置都要隨之改變，其改動(dòng)量及費(fèi)用都是很大的，一般是不會(huì)采用此招的。如采用下圖所示電路，將其串接于變送器與終端電阻之間，可以加長(zhǎng)信號(hào)傳送距離，而且費(fèi)用很低。這個(gè)電路可稱為電流源中繼站電路。該電路是由一塊L

9、M3582只晶體管即4個(gè)電阻組成，線路簡(jiǎn)單，容易制作，元件費(fèi)用不到10元錢。其圖中的R1與R4為精密線繞電阻，二者阻值相等，皆=100歐。電路說(shuō)明：1、該電路左側(cè)輸入信號(hào)為變送器輸出的420ma電流信號(hào)，該電路右側(cè)輸出為本電路對(duì)外輸出的420ma電流信號(hào)，右側(cè)輸出電流時(shí)時(shí)隨左側(cè)的輸入電流變化而變化，這二個(gè)電流的大小在任意時(shí)刻內(nèi)總是完全相同的。如變送器輸出電流=10ma,流過(guò)R1電阻，使R1二端電壓=1V，U1A與G1管組成電壓跟隨器，故R2二端電壓也=1V,由于R2=R3而G1管的集電極電流與發(fā)射極電流相等，故R3二端電壓也=1VOU1B與G2管也為電壓跟隨器，使R4二端電壓=1V,R4=10

10、0Q，故輸出電流=1-0.仁10ma=即在任何輸入電流下，由于R1與R4電阻的電壓總是相等的，而R仁R4故流入R1的電流三R4的流出電流。這就是電流中繼站電路的工作原理。該電路輸出端對(duì)地容許最大的輸出電壓UBm=21V（24-2-仁21），如終端電阻=500歐，當(dāng)傳送電流=20ma時(shí)，終端電阻電壓=10V,容許傳送導(dǎo)線壓降w11V,傳送導(dǎo)線電阻最大容許值=550Q。如終端電阻=250歐，當(dāng)傳送電流=20ma時(shí)，終端電阻電壓=5V,容許傳送導(dǎo)線壓降w16V,傳送導(dǎo)線電阻最大容許值=800Q。如已知傳送導(dǎo)線的線徑，就可求出可擴(kuò)長(zhǎng)的傳送距離。2、如傳送導(dǎo)線型號(hào)已定，又知用此導(dǎo)線傳送信號(hào)，現(xiàn)有的變送器達(dá)不到信號(hào)應(yīng)傳送的距離時(shí)，可在變送器與終端負(fù)載之間加一個(gè)（或幾個(gè)）這樣電