前言
我國(guó)電氣自動(dòng)化儀表從技術(shù)發(fā)展角度分類,主要分為DDZ-Ⅰ型、DDZ-Ⅱ型、DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型等幾個(gè)類型,目前基本上都是電3型和電4型儀表,分別是指DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型。它們的主要特點(diǎn)是:
電動(dòng)單元組合儀表(DDZ) | 特點(diǎn) | 研制時(shí)間 | 直流電流信號(hào)范圍 |
DDZ-Ⅰ型儀表 | 以電子管為核心元件 | 60年代前后 | 無(wú) |
DDZ-Ⅱ型儀表 | 以晶體管為核心元件 | 60年代 | 0-10mA |
DDZ-Ⅲ型儀表 | 以集成電路為核心元件 | 70年代 | 4-20mA |
DDZ-S型儀表 | 以微電腦為核心的智能型儀表 | 70年代后期 | 4-20mA |
對(duì)于Ⅲ型儀表和S型儀表之間的模擬信號(hào)均采用標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA.DC(電流傳輸)或1-5V.DC(電壓接收)。參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3369.1-2008和GB/T 3369.2-2008。
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(guò)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(guò)長(zhǎng)距離傳輸會(huì)有所衰減,而且容易受到干擾。

正是由于電壓信號(hào)有衰減,所以當(dāng)電壓信號(hào)傳輸時(shí),要求接收端必須呈現(xiàn)高阻抗,即圖1中的Ri越大越好,而輸入阻抗越高,越容易受到干擾。
因此,直流電壓信號(hào)不宜用于長(zhǎng)距離傳輸。
4-20mA電流信號(hào)究竟能夠傳輸多遠(yuǎn)?
4-20mA電流信號(hào)的傳輸距離主要與以下幾個(gè)因素有關(guān):
1. 信號(hào)的激勵(lì)電壓Ue;
2. 儀表的低工作電壓Umin;
3. 接收設(shè)備的負(fù)載(采樣)電阻RL;
4. 導(dǎo)線電阻r。
其中,Uo是變送器的供電電壓,必須在滿載時(shí)(電流I=20mA)保證Uo≥Umin。
即:

。根據(jù)這個(gè)公式,可以計(jì)算出在變送器處于低工作電壓時(shí),大的導(dǎo)線電阻。假設(shè):
已知:Ue=24V,I=20mA,RL=250Ω,Umin=12V。求出r的大值為175Ω:
再根據(jù)導(dǎo)線電阻的計(jì)算公式:

, 其中:
ρ——電阻率(銅電阻率=0.017,鋁電阻率=0.029)
L——線的長(zhǎng)度(單位:米)
S——線的截面(單位:平方毫米)
注:電阻值與長(zhǎng)度成正比,與截面積成反比。導(dǎo)線越長(zhǎng),電阻越大, 導(dǎo)線越粗,電阻越小。
以銅線為例,ρ= 0.017 Ω·mm2/m,即:橫截面積1mm2,長(zhǎng)度1m的銅線電阻為0.017Ω。那么175Ω對(duì)應(yīng)1mm2的導(dǎo)線長(zhǎng)度為175/0.017=10294(米)。
因此,理論上4-20mA信號(hào)傳輸可達(dá)上萬(wàn)米(根據(jù)不同激勵(lì)電壓和變送器的低工作電壓等因素而定)。