淺談為什么電流信號是4~20mA的原因與其優(yōu)點(diǎn)

4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）過程控制系統(tǒng)用模擬信號標(biāo)準(zhǔn)。我國從DDZ-Ⅲ型電動(dòng)儀表開始采用這一國際標(biāo)準(zhǔn)信號制，儀表傳輸信號采用4~20mA.DC，聯(lián)絡(luò)信號采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。那么為什么標(biāo)準(zhǔn)信號要定為4~20mA呢？ 來和大家講講其中的原因。

一．遠(yuǎn)傳信號用電流源優(yōu)于電壓源的原因

因?yàn)楝F(xiàn)場與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大時(shí)，如果用電壓源信號遠(yuǎn)傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒電流源信號作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會隨電線長短而改變，從而保證了傳送的精度。

二．信號最大電流選擇20mA的原因

最大電流20mA的選擇是基于安全、實(shí)用、功耗、成本的考慮。安全火花儀表只能采用低電壓、低電流，20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯，非常安全；綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場儀表之間的連接距離，所帶負(fù)載等因素；還有就是功耗及成本問題，對電子元件的要求，，供電功率的要求等因素。

三．信號起點(diǎn)電流選擇4mA的原因

4~20mA變送器兩線制的居多，兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點(diǎn)信號不是0mA？這是基于兩點(diǎn)：

1．變送器電路沒有靜態(tài)工作電流將無法工作，信號起點(diǎn)電流4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。

2．同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識別斷電和斷線等故障。

信號發(fā)生器能夠輸出和測量4-20mA信號

四．電流信號（4~20mA信號）的優(yōu)點(diǎn)

1.電流信號適合遠(yuǎn)距離傳輸，因?yàn)殡娏餍盘柌皇軐?dǎo)線電阻的影響，而電壓信號在導(dǎo)線本身具有電阻的情況下會分壓，導(dǎo)致測量不精準(zhǔn)。一般4~20mA最遠(yuǎn)傳送距離控制在100m以內(nèi)，再遠(yuǎn)則建議使用數(shù)字信號（485通訊）

2.電流信號一般采用兩線制，電壓信號一般采用三線制，相比之下，兩線制比三線制節(jié)省材料，降低成本。

3.相對于現(xiàn)場工況比較復(fù)雜的，電流信號抗干擾的能力相比電壓信號更強(qiáng)。在有干擾的工況下，建議用戶選擇4~20mA信號。

4.電流信號可以適當(dāng)超出量程的范圍，輸出不精準(zhǔn)信號，如量程為1MPa，輸出4~20mA的壓力變送器，在超量程時(shí)可以輸出24mA。

而電壓信號，則要根據(jù)供電不同而有些許不同。如量程為1MPa，輸出0~10V的壓力變送器，當(dāng)供電為9V時(shí)，則無法輸出9V以上信號。

5.當(dāng)導(dǎo)線材質(zhì)不一樣的時(shí)候（如銅，鎳），一般會產(chǎn)生磁場，對精度要求較高的場合電壓信號會有誤差，電流信號不會有。
編輯：lyn