工業(yè)現(xiàn)場通訊中為什么采用4-20mA來傳輸模擬量？

 工業(yè)現(xiàn)場通訊中，數字量傳輸的方式我們見的比較多，諸如RS232、RS485、CAN總線等。而普遍需要測量的各類非電物理量，例如溫度、壓力、流量等，這些都需要轉換成模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上，那么，我們用什么方式來傳輸模擬信號呢?目前*泛采用的是用4-20mA電流來傳輸模擬量。 

一 為何采用電流信號 

采用電流信號的原因是：電流信號傳輸抗干擾性能優(yōu)于電壓信號。 

因為工業(yè)現(xiàn)場的噪聲電壓的幅度可能達到數伏，在某些強干擾場合，如采用變頻電源的試驗現(xiàn)場，通過線纜耦合的噪聲電壓幅值可能達到十伏以上甚至幾十伏，此時采用電壓傳輸模擬量已經*失去意義。 

雖然噪聲電壓的幅度高，但是其功率微弱，所以噪聲電流通常小于nA級別，因此給電流傳輸帶來的誤差非常小;另外，電流源內阻趨于無窮大，導線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度(如采用電壓源信號遠傳，由于線路電阻與接收儀表輸入電阻分壓，將產生較大誤差)，因此在普通雙絞線上可以傳輸數百米。 

二 信號較大電流選擇20mA的原因 

30V電壓30mA電流所引起的火花是可以點燃危險氣體的平均下限，為了保險起見，同時參照其它傳統(tǒng)設定，所以將許多儀表定位24V供電，同時限定電流小于30mA，為了留有余地，信號上限定為20mA。 

較大電流20mA的選擇也是基于安全、使用、功耗、成本的考慮。儀表只能采用低電壓、低電流，綜合考慮生產現(xiàn)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，對電子元器件的要求，供電功率的要求等因素，后由際電工委員會(IEC)確定4-20mA信號為過程控制系統(tǒng)用模擬信號標準。 

三 信號起點電流選擇4mA的原因 

為了區(qū)分沒有信號和信號為零，信號的起始值(信號零位值)不能為零(電氣值)。 

另外，兩線制儀表在信號值為零時仍需要一定的能量供應，在24V供電條件下，4mA電流提供的能量，是當時制定標準時，大部分儀表生產商能接受的能量供應下限。 

4-20mA電流作用在250歐姆電阻上，正好符合標準信號的電壓標準1-5V。