HART智能溫度變送器兩線制4-20mA輸出
決定電流源儀表導(dǎo)線長(zhǎng)度的參數(shù)有：負(fù)載電阻RL及連接導(dǎo)線的電阻r；供電電壓U0。及其波動(dòng)范圍△U；儀表的最大輸出電流Imax；儀表能維持最大工作電流時(shí)的最低供電電壓Umin。
已知：RL=250Ω，U0=24VDC，其允許誤差為24V
，電源允許波動(dòng)△U=24V×5%=1.2V，Imax=20mA=0.02A。最低供電電壓Umin：各種型號(hào)儀表的此值是不相同的，因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)還與電子元件的特性有關(guān)系，從產(chǎn)品樣本來看，有的儀表最低的可達(dá)12V（但是指無負(fù)載時(shí)），大多儀表在15-17V之間的居多；現(xiàn)取16.28V。 Umin=16.28≤24-1.2-0.02×（250+r）；則連接導(dǎo)線的電阻
儀表連接電線用的是銅線，其截面大多選擇S=1.5mm2和0.8mm2的居多，在《電工手冊(cè)》上有銅電線在20℃和75℃時(shí)的電阻系數(shù)，在選擇銅導(dǎo)線時(shí)應(yīng)考慮到使用現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，因此最好選擇75℃時(shí)的電阻系數(shù)來計(jì)算較妥。已知t=75℃時(shí)銅的電阻系數(shù)ρ=0.0217Ω×mm2/m。根據(jù)
就可計(jì)算出銅導(dǎo)線的最大長(zhǎng)度。用標(biāo)稱截面1.5mm2導(dǎo)線時(shí)
; 用標(biāo)稱截面0.8mm2導(dǎo)線時(shí)
。為儀表的接線往返是兩根線，所以導(dǎo)線長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果應(yīng)除以二，即從理論上說用標(biāo)稱截面1.5 mm2導(dǎo)線時(shí)4-20mA信號(hào)最遠(yuǎn)可傳送2626m；用標(biāo)稱截面0.8 mm2導(dǎo)線時(shí)4-20mA信號(hào)最遠(yuǎn)可傳送1400m。 在實(shí)際應(yīng)用中決定導(dǎo)線的真實(shí)長(zhǎng)度要比計(jì)算值略低才行，因?yàn)殡娋€的標(biāo)稱截面幾乎都是偏高的。如果遇到現(xiàn)場(chǎng)距離超過上述的長(zhǎng)度時(shí)，可采取以下措施：增大電線的線徑，來減少導(dǎo)線電阻；適當(dāng)調(diào)高儀表的供電電壓。
20世紀(jì)80年代，上海自動(dòng)化儀表一廠針對(duì)其生產(chǎn)的DDZ-Ⅲ型電動(dòng)單元組合儀表的變送器、調(diào)節(jié)器、電氣轉(zhuǎn)換器、操作器等單元，在最低供電電壓（22.8V）時(shí)允許的導(dǎo)線電阻，曾列過一個(gè)表格供用戶參考，表后還注明：“如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)導(dǎo)線電阻不超過上表，則信號(hào)電流在4-20mA范圍內(nèi)，都能保證傳送的精度不變。”由于其還有現(xiàn)實(shí)意義，特把此表格提供如下：
DDZ-Ⅲ型電動(dòng)單元組合儀表在最低供電電壓時(shí)允許的導(dǎo)線電阻
注：執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載電阻<300Ω
看了以上的計(jì)算及表格，有的讀者會(huì)說，有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線長(zhǎng)度并不太長(zhǎng)，但在使用中仍無法正常使用，究其原因可能是：
①電流傳送信號(hào)導(dǎo)線過長(zhǎng)時(shí)，沒有采取必要的屏蔽措施，或者沒有遵守屏蔽線一端接地規(guī)則而引入了干擾。
②在一個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)選擇電位最低的一點(diǎn)作為信號(hào)的公共點(diǎn)，在電動(dòng)儀表中，24V電源的負(fù)線電位最低，它就是信號(hào)公共線。因此在電流傳送的一對(duì)信號(hào)線中，其電位較低的一根，即信號(hào)負(fù)線應(yīng)與24V負(fù)線相連。如果接線錯(cuò)誤或漏接會(huì)造成信號(hào)負(fù)線浮空而引入了干擾。
直流電壓信號(hào)為何不宜用于長(zhǎng)距離傳輸？
在《GB/T 3369.2-2008 過程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào) 第2部分：直流電壓信號(hào)》標(biāo)準(zhǔn)中描述：“與GB/T 3369.1-2008所規(guī)定的模擬直流電流信號(hào)相反，本部分所規(guī)定的模擬直流電壓信號(hào)不宜用作長(zhǎng)距離的傳輸”。主要原因是電壓信號(hào)經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸會(huì)有所衰減，而且容易受到干擾。
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