4-20MA信號(hào)究竟能夠傳輸多遠(yuǎn)？

工業(yè)上普遍需要測(cè)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(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)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(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無窮大，導(dǎo)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?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯等氣體，對(duì)于氣體傳感器來說是非常重要的，因?yàn)榛鸹芰刻罂赡軙?huì)點(diǎn)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(cè)斷線：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。另一個(gè)原因是在4-20mA使用的是兩線制，即兩根線即是信號(hào)線，同時(shí)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(hào)究竟能傳多遠(yuǎn)呢？

       干擾因素：

①與激勵(lì)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(shè)備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān)；

④與導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)。

       通過這四項(xiàng)有關(guān)量，可以計(jì)算出4～20mA電流信號(hào)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(shí)（電流I=20mA）保證Uo≥Umin。即：Ue-I.(RL+2r)≥Umin

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

再根據(jù)導(dǎo)線電阻的計(jì)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(dǎo)線越長，電阻越大， 導(dǎo)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(duì)應(yīng)1mm2的導(dǎo)線長度為175/0.017=10294（米）。因此，理論上4-20mA信號(hào)傳輸可達(dá)上萬米（根據(jù)不同激勵(lì)電壓和變送器的工作電壓等因素而定）。