Alliance Sensors Group是美国H G Schaevitz有限责任公司的子公司,该公司使用线性可变电感传感器(LVIT)技术制造位置传感器,该技术提供电压和电流回路的模拟输出,最常见的是0 - 10伏直流和4 - 20毫安直流。电压输出通常用于有接收设备的应用,例如:PLC、DAQ系统或读出器,因此互连线不是很长,如果有必要可以屏蔽,以防止噪声或EMI耦合到输出中。
使用4-20 mA DC电流回路有几个显着的优点,以将数据从传感器从传感器传输到DAQ或控制系统而不是电压输出。首先,环路中的电流来自低源阻抗,因此信号不太容易感应噪声和电磁干扰(EMI)的影响而不是任何电压信号。电流环线布线通常可以使用往往不需要屏蔽的双绞线电缆。其次,从线路电阻的长连接线上没有降低信号或损耗,这将发生电压信号。第三,通常可以将其他设备插入例如本地读出,通过简单地将其连接到循环内的串联中。
A major benefit of a 4-20 mA output is the “live zero” at the 4 mA point (0% of the measured quantity) so the loss of a current, i.e.: 0 mA, would indicate a malfunction in the loop, typically a break in the wiring or a disconnected device, and thereby is a fail-safe system diagnostic. Furthermore, an out-of-range loop current lower or higher than some specified value would indicate a malfunction in the system’s electronics, providing an additional system diagnostic.
一个电流回路包括一个4-20 mA的发射机,一个在其输入端带有回路负载电阻的接收器,回路直流电源,以及所有这些设备串联的互连线。带有电流回路输出的ASG产品是三线源发射机,回路和发射机功率来自回路外部,但在电流回路内部共用一个接地。
总的来说,使用电流回路输出比通常的电压输出需要更多的注意。
3线发射器是电流采购,这意味着使用来自发射器的直流电源驱动电流进入环路,因此它们必须始终连接到沉没接收器输入,其中环路负载电阻是唯一涉及的元素;没有从接收设备的输入端子提供直流电源。永远不会将3线变送器连接到接收器输入是非常重要的,该接收器输入配置为使用2线或环路供电的发射器,因为3线变送器可能会受到严重损坏。
对于任何指定的环路电压,存在最大环路电阻,允许在环路中开发全电流。超过最大环路电阻,它总是包括现场接线的电阻吗,防止系统驱动整个20ma(或更高)电流进入环路。典型的三线电流回路输出传感器的回路负载图如图1所示。在24volts输入时,ASG传感器和模块的推荐电源,总回路电阻可高达850欧姆。
环路载荷电阻通常取决于接收器系统输入所需的电压良好分辨率的电压。4-20 mA环电流将在500欧姆负载电阻(E = IR)上产生2-10 VDC。如果接收器系统以较低的输入电压令人满意地工作,则4-20 mA环电流将在250欧姆负载电阻上开发1-5 VDC。两者都是常用的循环负载,通常内置于接收设备的输入端子连接中。
必须选择环路负载电阻电源额定值及其温度系数,以确保由流过电阻器的电流引起的任何加热不会改变电阻器的值,从而改变其上产生的电压。对于500欧姆环路负载电阻,在20 mA时散发的功率为0.2W(P =I²R)。负载电阻的功率额定值的良好选择是至少2瓦,最好是3瓦。即使在完整的20 mA环电流下,电阻也不会加热多大,因此由于其功耗而不是环路电流变化,负载电阻不应该有任何电压变化。
将一个4-20 mA的电流表直接连接到传感器的电流输出端子是一个糟糕的做法,这是不鼓励的,但ASG的电流回路输出传感器的一个特点是,它们能够在其输出上分流电流。它们将存活下来,并在电流输出发生短路的情况下继续运行。
如前所述,循环中缺少电流是一个自诊断,表示串联循环的中断。最有可能的原因是断开的环路设备,在LOOP布线中的断裂,或在直流电源中吹熔丝。循环设备也可能在开路模式下失效。如果环电流降至3.6 mA以下的非零值,则表明发射器,环路电源或环路负载电阻中的故障。如果环电流升高到20.5 mA以上,则原因可能是发射器短路故障。
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