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4-20mA，指的就是最小電流為4mA，最大電流為20mA 。
在工業(yè)現(xiàn)場，要完成信號的調(diào)理并進(jìn)行長線傳輸，會產(chǎn)生以下問題：
第一，由于傳輸?shù)男盘柺请妷盒盘枺瑐鬏斁€會受到噪聲的干擾；
第二，傳輸線的分布電阻會產(chǎn)生電壓降；
第三，在現(xiàn)場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。
為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響，我們會用電流來傳輸信號，因?yàn)殡娏鲗υ肼暡⒉幻舾小?-20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。
肯定有很多朋友會問：為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢？很簡單，如果0是最小，那么開路故障就檢測不到了！
那么，為什么偏偏是4mA呢？正常工作時，電流信號不會低于4mA。當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。有兩個原因。一個原因是為了避免干擾，另一個原因是在4-20mA使用的是兩線制，即兩根線即是信號線，同時也是電源線，而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。
兩線制4-20mA電流信號能傳多遠(yuǎn)呢？
4-20mA電流環(huán)是可以分為兩線制和三線制的，今天先不說那么多其他內(nèi)容了，下面請大家跟小編一起計算一下吧。
1.干擾因素
①與激勵電壓高低有關(guān)；
②與變送器允許的最小工作電壓有關(guān)；
③與板卡設(shè)備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān)；
④與導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)。
通過這四項(xiàng)有關(guān)量，可以計算出4-20mA電流信號的理論傳輸距離。
2.要使4-20mA信號無損失在兩線回路里傳輸，必須滿足歐姆定律。
即：
(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)≥輸出電流×電流環(huán)路總電阻
當(dāng)輸出電流I=20mA，即0.02A時，上式取等號，
則：
電流環(huán)路總電阻=(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)÷0.02，將這個計算值記作r，
即r=(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)×50，單位Ω。
這個r，業(yè)界稱之為電流信號的負(fù)載電阻，也就是電流信號的最大帶載能力。
3.為什么要特意給出這個r的計算式呢？
4-20mA電流信號能傳多遠(yuǎn)，實(shí)質(zhì)是實(shí)際電阻與r比大小的問題。
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻>r時，就算傳輸距離為0，變送器也是沒辦法輸出20mA電流的；
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻=r時，變送器輸出20mA電流，傳輸距離只能為0米(超導(dǎo)除外)；
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻
①由于板卡采集電流用的取壓電阻為定值，故導(dǎo)線電阻大小，決定著傳輸距離的長短；
②導(dǎo)線電阻越小，信號傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)；
③導(dǎo)線若是超導(dǎo)，電阻≈0，那電流傳到美國去也不是事，傳到火星去也沒問題。
綜上所述，電流環(huán)路的總電阻R，必須滿足R≤r，否則4～20mA信號，無法正常傳輸。
4.電流環(huán)路的總電阻R，由板卡設(shè)備上采集電流信號的取壓電阻R1，和導(dǎo)線電阻R2組成。
取壓電阻R1，多見250Ω、150Ω、100Ω、50Ω，而今流行100Ω-40Ω等小電阻取壓。
導(dǎo)線電阻R2=電導(dǎo)率×導(dǎo)線總長度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長度電阻×導(dǎo)線總長度=單位長度電阻×傳輸距離×2
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