二線(xiàn)制的4-20mA信號輸出是目前工業(yè)測量現場(chǎng)非常普遍在使用的信號傳輸方式,比如過(guò)程儀表現場(chǎng)測量中的物位、壓力、溫度、流量、角度參數值都可以通過(guò)這種方式進(jìn)行傳輸。遠傳磁翻板液位計變送器一般情況之下也是采用的這種方式,它是將現場(chǎng)液位高度通過(guò)4~20mA電流來(lái)模擬傳輸至控制中心,即變送器將具體液位量值轉換成模擬量電信號傳輸到遠處控制室或顯示設備上。由于4~20mA作為信號傳輸的優(yōu)勢,在工業(yè)上420mA電流來(lái)傳輸模擬量已經(jīng)被廣泛采用半個(gè)多世紀。那么在磁翻板液位計上采用二線(xiàn)制4-20mA信號輸出方式進(jìn)行傳輸距離到底有多遠呢?
遠傳酒精液位計
我們知道所有的信號傳輸,無(wú)論是有線(xiàn)傳輸還是無(wú)線(xiàn)傳輸,遠距離的傳輸必然會(huì )產(chǎn)生衰減,當二線(xiàn)制4-20mA電流傳送信號在儀表供電電源低至一定程度或導線(xiàn)電阻大到一定程度時(shí),將產(chǎn)生誤差。因此,二線(xiàn)制4-20mA輸出方式的傳輸距離決定于以下參數:負載電阻RL、連接導線(xiàn)的電阻r、供電電壓VO及其波動(dòng)范圍△V。
4-20mA遠傳磁翻板液位計
假設儀表的最大輸出電流為Imax,儀表能維持最大工作電流時(shí)的*供電電壓為Vmin,RL=250Ω,
VO=24V,
電源允許波動(dòng)△V=24*5%=1.2V
酒精液位計Imax=20mA=0.02A
*供電電壓Vmin由于各種型號儀表不同,在此,取16.28V(大多數儀表的平均值)。
即Vmin=16.28≤24-1.2-0.02(250+r)
則連接導線(xiàn)的電阻 r=24-1.2-16.28/0.02-250=76Ω
儀表連接電線(xiàn)用的是銅線(xiàn),其截面大多選擇S=1.5 mm2和S=0.8 mm2的居多,根據《電工手冊》中的數據,銅線(xiàn)在75℃的電阻系數為ρ=0.0217Ω.mm2/m
根據L=S*r/ρ,就可以計算出銅導線(xiàn)的最大長(cháng)度,也即傳輸的最遠距離
A、 S=1.5 mm2的導線(xiàn),L=1.5*76/0.0217=5253米
B、 S=0.8 mm2的導線(xiàn),L=0.8*76/0.0217=2801米
由于往返是兩根線(xiàn),故上述結果應除以2,即
A、S=1.5 mm2的導線(xiàn),L=5253.5/2=2626米
B、S=0.8 mm2的導線(xiàn),L=2801.8/2=1400米
在實(shí)際應用中決定導線(xiàn)的真實(shí)長(cháng)度要比計算值略低,當然如果需要提高傳輸距離,可以增大電線(xiàn)的線(xiàn)徑或者減少電線(xiàn)電阻。
無(wú)論是磁翻板液位計,還是其他類(lèi)型的液位計,包括各種物位控制開(kāi)關(guān),比如液位開(kāi)關(guān)也普遍采用二線(xiàn)制4-20mA輸出方式傳送開(kāi)關(guān)信號,只是此時(shí)往往把電流控制在略小于4mA和略大于20mA這兩個(gè)電流值分別作為“閉”或“合”兩種開(kāi)關(guān)信號
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