為什么標準信號是4-20mA

概述

4-20mA.DC(1-5V.DC)信號制是電工委員會(IEC)過程控制系統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一標準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC,聯絡信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。那么為什么標準信號要定為4-20mA呢？ 今天，小編就來和大家講講其中的原因。

一.遠傳信號用電流源優于電壓源的原因
因為現場與控制室之間的距離較遠，連接電線的電阻較大時，如果用電壓源信號遠傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產生較大的誤差，而用恒電流源信號作為遠傳，只要傳送回路不出現分支，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.信號大電流選擇20mA的原因
大電流20MA的選擇是基于:安全、實用、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；綜合考慮生產現場儀表之間的連接距離，所帶負載等因素；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、負載串聯在一起，有一公共點，而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線。為什么起點信號不是0mA?這是基于兩點:
    1．變送器電路沒有靜態工作電流將無法工作，信號起點電流4mA.DC就是變送器的靜態工作電流。
   2．同時儀表電氣零點為4mA.DC，不與機械零點重合，這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。
四.電流信號（4-20mA信號）的優點
1.電流信號適合遠距離傳輸，因為電流信號不受導線電阻的影響，而電壓信號在導線本身具有電阻的情況下會分壓，導致測量不精準。一般4-20mA遠傳送距離控制在100m以內，再遠則建議使用數字信號（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，兩線制比三線制節省材料，降低成本。
3.相對于現場工況比較復雜的，電流信號抗干擾的能力相比電壓信號更強。在有干擾的工況下，建議用戶選擇4-20mA信號。
4.電流信號可以適當超出量程的范圍，輸出不精準信號，如量程為1MPa，輸出4-20mA的壓力變送器，在超量程時可以輸出24mA。
而電壓信號，則要根據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，當供電為9V時，則無法輸出9V以上信號。
5.當導線材質不一樣的時候（如銅，鎳），一般會產生磁場，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。