4~20MA信号传输距离

4-20mA是什么？简单易懂，让你不再一脸懵...工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA 。

在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。

4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

肯定有很多朋友会问：为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。

当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

有两个原因。

一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。

这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：•24V电源供电•变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化•指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量•指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20 mA X 250 ohms = 1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。

变送器4-20mA电流的由来工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA。

在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。

4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。

当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

有两个原因。

一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。

这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：24V电源供电变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20mAX250ohms=1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。

同样，控制回路中的压力变送器，通常用来测量过程介质的压力值：1)传感器感知压力，又由变送器将信号转换为4-20mA 信号；2)控制器再将4-20mA信号反译为压力值；3)控制器根据压力值，给阀门发送指令，控制阀门开度实现安全阀控制，确保容器不产生危险压力。

浅谈4~20mA 信号传输应用田毅涛国能榆林化工有限公司陕西榆林 719000一、浅谈4~20mA信号采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。

其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。

一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。

模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号？首先，4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。

为什么变送器信号是4到20毫安工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰。

并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

1.电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。

其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。

变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。

显示仪表只需要串在电路中即可。

这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA 供电。

这使得两线制传感器的设计成为可能。

在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。

两者之间距离可能数十至数百米。

按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。

2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。

如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。

因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。

20ma电流环传输距离
4-20mA电流环是工业自动化领域中常用的一种信号传输方式，通常用于传输传感器测量的数据。

这种传输方式的优点是能够有效抵抗长距离传输过程中的噪声干扰，确保数据的准确性和稳定性。

传输距离主要取决于几个因素：
1.电缆的阻抗：电缆的阻抗越大，传输距离就越短。

为了增加传输距离，应使用低阻抗的电缆。

2.电源电压：供电电压越高，能够支持更长的传输距
离。

3.负载阻抗：接收设备的输入阻抗越大，支持的传输
距离就越长。

4.信号损耗：信号在传输过程中会有损耗，当损耗达
到一定程度时，信号的质量会下降，影响数据的准
确性。

通常情况下，4-20mA电流环的传输距离可以达到数百米到几千米不等，具体距离还需要根据上述因素综合考虑。

为了确保信号质量，在长距离传输时应尽量使用优质的电缆，并考虑使用信号放大器或者隔离器来提高信号的稳定性和抗干扰能力。

两线制4-20ma原理4-20mA（毫安）是一种常见的电流信号传输标准，常用于工业控制系统中，例如传感器和执行器之间的信号传递。

两线制（Two-Wire）4-20mA是指使用两根导线进行信号传输的系统。

以下是两线制4-20mA的基本原理：1.电流范围：4-20mA的范围表示电流信号的范围。

在正常运行情况下，传感器或设备产生的电流在4mA到20mA之间变化，对应了相应的测量范围。

4mA通常表示零点，而20mA表示满量程。

2.两线制：使用两根导线进行信号传输，其中一根是电流的信号线，另一根是信号线和电源的共地线。

这简化了布线，降低了系统的成本，因为只需要两根导线就能传输电源和信号。

3.电流信号：在4-20mA标准中，电流信号的范围对应于测量值的范围。

例如，一个温度传感器可能在25摄氏度时输出4mA的电流，而在75摄氏度时输出20mA的电流。

这种方式对比电压信号更抗干扰，因为电流信号不容易受到电阻和线路阻抗的影响。

4.设备供电：在两线制4-20mA系统中，通常使用环回供电（Loop-Powered）方式。

即，传感器或设备通过同一根导线接收电源供电。

这就要求设备能够工作在非常低的电流下，以确保在电流范围内提供足够的电源。

5.信号解析：接收端的控制系统测量电流值，并将其解析为相应的物理量，例如温度、压力或液位。

通常，控制系统中有专门的模块或电路用于解析4-20mA电流信号。

总体来说，两线制4-20mA系统的优势在于抗干扰性强、布线简单、成本相对较低，因此在工业环境中被广泛应用于传感器和执行器的信号传输。

4-20ma 标准信号4-20mA标准信号。

4-20mA信号是工业领域中常见的一种标准信号，它被广泛应用于各种传感器和控制器之间的通讯和数据传输。

本文将对4-20mA标准信号的特点、优势和应用进行介绍，以帮助读者更好地理解和应用这一标准信号。

4-20mA标准信号是指在工业控制领域中常用的一种模拟信号标准。

它的特点是信号稳定可靠，抗干扰能力强，传输距离远，适用于工业现场的恶劣环境。

4-20mA信号的工作原理是通过改变电流的大小来表示被测量的参数数值，通常情况下，4mA对应于零值，20mA对应于满量程值。

这种信号标准的优势在于其稳定可靠，不易受到外界干扰的影响，适用于长距离传输和噪声环境下的数据传输。

在工业自动化控制系统中，4-20mA信号被广泛应用于各种传感器和控制器之间的通讯和数据传输。

比如温度传感器、压力传感器、液位传感器等常常采用4-20mA信号输出，将被测参数的数值传输到控制器或监控系统中，实现对生产过程的实时监测和控制。

此外，4-20mA信号还可以通过信号隔离器、转换器等设备进行信号转换和放大，以满足不同设备之间的匹配和接口要求。

除了在工业自动化控制系统中的应用，4-20mA信号还被广泛应用于各种领域的数据采集和监测系统中。

比如环境监测、水质监测、气体浓度监测等领域，都会采用4-20mA信号传输被测参数的数值，以实现对环境变化的实时监测和数据采集。

由于4-20mA信号的稳定可靠和抗干扰能力强，使得它在这些领域的应用更加可靠和有效。

总的来说，4-20mA标准信号作为工业控制领域中常用的一种模拟信号标准，具有稳定可靠、抗干扰能力强、传输距离远的优势，被广泛应用于各种传感器和控制器之间的通讯和数据传输。

它在工业自动化控制系统、数据采集和监测系统中发挥着重要作用，为工业生产和环境监测提供了可靠的数据传输和监测手段。

希望通过本文的介绍，读者能对4-20mA标准信号有更深入的了解，并能更好地应用于实际工程中。

无线机柜电流检测系统方案概述：无线机柜电流检测系统是根据描述现场状况定做的无线电台自动化远程检测方案系统。

该系统运用8路电流采集模块(AE102)，无线电台，RS485转8路4-20mA电流模块，8路数显控制仪等设备，完成简单自动化采集，通讯，检测、报警等功能。

该系统可有连部分组成：无线发射机柜和无线接收机柜。

无线接收机柜同时可做在线实时检测。

无线发射机柜：1.无线发射机柜布线图：2.线路说明无线发射机柜内含有：空开，接线端子，电源模块，8路电流采集模块，无线发射电台等。

2.1. 电源线路：220V电源接机柜内“空开”，以便控制电源的断开或通路。

空开向“电源模块”供220V电压，由电源模块将电压分别转成12V和24V电压，12V电压向无线电台供电；24V电压向8路电流采集模块(AE102)供电.2.2 通讯线路：为方便接线，保护模块的线路，8路电流采集模块（AE102）的接线线路在机柜内牵引到接线端子处，外界的4-20mA电流信号可直接接到相应的接线端子上，由AE102模块采集其信号。

AE102采集的到信号转RS485通讯信号，传输到无线电台。

再有无线电台发送无线信号。

无线接收机柜：1.无线接收机柜布线图：2. 线路说明无线发射机柜内含有：空开，电源模块，RS485转8路4-20mA电流模块（AE102-F),8路数显控制仪表等。

2.1. 电源线路：220V电源接机柜内“空开”，以便控制电源的断开或通路。

空开向“电源模块”和8路显示仪供220V电压。

电源模块将电压分别转成12V和24V电压，12V电压向无线电台供电；24V电压向AE102-F模块供电.2.2 通讯线路：无线电台接收无线信号，输出RS485信号，传输给AE102-F模块，AE102-F模块将信号还原成4-20mA电流信号，输出后，传送给8路数显控制仪。

即完成通信，有数显仪表实时监测电流。

产品介绍8路电流采集模块（AE102)特点●将变送器、检测器等设备采集的4-20mA信号进行变送、转换、传输、运算。

4-20ma信号原理
4-20mA信号是一种常见的工业控制信号，用于传输和测量模拟量信号。

它是指电流的范围从4mA到20mA，对应于被测量的变量的范围。

4-20mA信号的原理基于电流的线性关系。

当被测量的变量处于最低值时，电流为4mA；当被测量变量处于最高值时，电流为20mA。

通过改变电流的大小，可以传递和测量不同的变量值。

这种原理使4-20mA信号具有较好的抗干扰性和远距离传输能力。

在实际应用中，4-20mA信号通常通过传感器来产生，传感器将被测量的变量转换为相应的电流输出。

这个电流信号可以通过电缆传输到控制室或其他设备进行处理和监测。

为了确保信号的准确性和稳定性，4-20mA信号通常需要与外部电源相连接。

外部电源为信号提供所需的电能，同时也提供了电流的参考点。

通过与电源相连接，4-20mA信号可以相对地进行测量，这意味着当电流超过4mA时，表示被测量的变量值超过了最低值。

在接收端，有相应的电路和设备来解读和处理4-20mA信号。

这些设备通常包括比例放大器、变送器和数据采集系统等。

它们可以将电流信号转换为可读取的数值，并进行进一步的控制和监测。

总的来说，4-20mA信号是一种常见的工业控制信号，通过改
变电流的大小来传递和测量不同的变量值。

它的原理基于电流的线性关系，具有较好的抗干扰性和远距离传输能力。

在实际应用中，需要与外部电源相连接，并通过相应的电路和设备来解读和处理信号。

4-20mA信号是什么意思工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA 。

在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。

4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

肯定有很多朋友会问：为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。

当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

有两个原因。

一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。

这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：•24V电源供电•变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化•指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量•指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20 mA X 250 ohms = 1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。

工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰。

并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2m A作为断线报警值。

电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。

其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。

变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。

显示仪表只需要串在电路中即可。

这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。

这使得两线制传感器的设计成为可能。

在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。

两者之间距离可能数十至数百米。

按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。

2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。

如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。

因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。

这是两线制变送器的设计根本原则之一。

4~20mA电流传输模拟量工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰。

并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。

其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。

变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。

显示仪表只需要串在电路中即可。

这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。

这使得两线制传感器的设计成为可能。

在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。

两者之间距离可能数十至数百米。

按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。

2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~2 0mA信号为自身提供电能。

如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。

因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。

这是两线制变送器的设计根本原则之一。

4~20mA模拟输出（电流环）应用笔记bpesun@前言4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准。

在工业现场，如果采集的信号经调理后是电压信号并且进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会很容易就受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，工业现场大量采用电流来传输信号。

采用电流信号的原因是不容易受干扰。

并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警下限。

只所以没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。

当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里电流输出模块位于监控的系统端，由系统直接向电流输出模块供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。

二线系统是电流输出模块和传感器位于现场端，由于现场供电困难，一般是接收端利用4～20mA的电流环线缆向远端的电流输出模块供电，通过4～20mA来反映信号的大小。

4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用。

在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号。

变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号（0/4~20mA DC,1~5V DC,0~10V DC）的仪器。

传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。

当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

们讨论的两线制、三线制、四线制，是指各种输出为模拟直流电流信号的变送器。

4-20mA信号究竟能够传输多远4-20mA信号究竟能够传输多远前言我国电气自动化仪表从技术发展角度分类，主要分为DDZ-Ⅰ型、DDZ-Ⅱ型、DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型等几个类型，目前基本上都是电3型和电4型仪表，分别是指DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型。

它们的主要特点是：电动单元组合仪表（DDZ）特点研制时间直流电流信号范围DDZ-Ⅰ型仪表以电子管为核心元件60年代前后无DDZ-Ⅱ型仪表以晶体管为核心元件 60年代0-10mADDZ-Ⅲ型仪表以集成电路为核心元件70年代4-20mADDZ-S型仪表以微电脑为核心的智能型仪表70年代后期4-20mA对于Ⅲ型仪表和S型仪表之间的模拟信号均采用标准的4-20mA.DC（电流传输）或1-5V.DC（电压接收）。

参考标准GB/T3369.1-2008和GB/T 3369.2-2008。

1直流电压信号为何不宜用于长距离传输？在《GB/T 3369.2-2008 过程控制系统用模拟信号第2部分：直流电压信号》标准中描述：“与GB/T 3369.1-2008所规定的模拟直流电流信号相反，本部分所规定的模拟直流电压信号不宜用作长距离的传输”。

主要原因是电压信号经过长距离传输会有所衰减，而且容易受到干扰。

图1：电压信号传输时会有衰减图2：电流信号传输时无衰减正是由于电压信号有衰减，所以当电压信号传输时，要求接收端必须呈现高阻抗，即图1中的Ri越大越好，而输入阻抗越高，越容易受到干扰。

因此，直流电压信号不宜用于长距离传输。

24-20mA电流信号究竟能够传输多远？4-20mA电流信号的传输距离主要与以下几个因素有关：1. 信号的激励电压Ue；2. 仪表的最低工作电压Umin；3. 接收设备的负载（采样）电阻RL；4. 导线电阻r。

图3：二线制变送器电流信号传输回路其中，Uo是变送器的供电电压，必须在满载时（电流I=20mA）保证Uo≥Umin。

即：。

根据这个公式，可以计算出在变送器处于最低工作电压时，最大的导线电阻。

4~20mA信号传送距离在论坛上有个帖子问:“4~20mA信号能否传送1KM?”，在其它论坛上也见过类似问题的帖，特发此文讨论。

看了标题有的人可能会说:发送4-20mA.DC电流信号的仪表都具有恒流特性，采用电流源传送，其精度与导线的电阻不是无关吗?既然这样还用讨论4-20mA.DC信号的传送距离吗?但以上的说法是针对特定条件而言的，应看到当仪表供电电源电压低至一定程度或导线电阻大到一定程度时，4-20mA.DC电流传送信号将产生误差。

因此我们讨论的是4-20mA.DC信号在保证规定的精度下的传送距离，讨论传送距离实质就是确定电流源仪表连接导线的最大长度。

决定电流源仪表导线长度的参数有:负载电阻RL及连接导线的电阻r；供电电压Vo及其波动范围△V;仪表的最大输出电流Imax;仪表能维持最大工作电流时的最低供电电压Vmin。

已知:RL=250Ω，Vo=24V.DC 其允许误差为24V +10% -5%,电源允许波动△V=24V*5%=1.2V,Imax=20mA=0.02A,最低供电电压Vmin各种型号仪表的此值是不相同的，因为这个参数还与电子元件的特性有关系，从产品样本来看，有的仪表最低的可达12V(但是指无负载时)，大多仪表在15--17V之间的居多；在此dlr取16.28V。

即Vmin=16.28≤24-1.2-0.02(250+r)则连接导线的电阻 r=24-1.2-16.28/0.02-250=76Ω仪表连接电线用的是铜线，其截面大多选择S=1.5和0.8mm2的居多，在《电工手册》上有铜电线在20℃和75℃时的电阻系数，在选择铜导线时应考虑到使用现场的环境情况，因此最好选择75℃时的电阻系数来计算较妥。

已知t=75℃时铜的电阻系数ρ=0.0217Ω.mm2/m。

根据L=Sr/ρ 就可计算出铜导线的最大长度。

用标称截面1.5mm2导线时L=1.5*76/0.0217=5253m用标称截面0.8mm2导线时L=0.8*76/0.0217=2801m因为仪表的接线往返是两根线，所以计算结果应除2即:用标称截面1.5mm2导线时L1=5253.5／2=2626m用标称截面0.8mm2导线时L2=2801.8／2=1400m在实际应用中决定导线的真实长度要比计算值略低才行，因为电线的标称截面几乎都是偏高的。

4-20mA计算公式为要输⼊的参数为输出结果4-20mA.DC(1准。

仪表传输信号采⽤4-20mA 接收的信号系统。

⼀.远传信号⽤电流源优于电压因为现场与控制室之间的距离远传，由于电线电阻与接收仪流源信号作为远传，只要传送⽽改变，从⽽保证了传送的精⼆.信号最⼤电流选择20mA的原最⼤电流20mA的选择是基于:安采⽤低电压、低电流；综合考素；还有就是功耗及成本问题三．信号起点电流选择4mA的原4-20mA变送器两线制的居多，现场变送器与控制室仪表之间为什么起点信号不是0mA?这是基于两点:1．变送器电路没有静态⼯作电静态⼯作电流。

2．同时仪表电⽓零点为4mA.D 断电和断线等故障。

.DC(1-5V.DC)信号制是国际电⼯委员会(IEC):过程控制系统⽤模拟信号标准。

仪表传输信号采⽤4-20mA.DC,联络信号采⽤1-5V.DC，即采⽤电流传输、电压接收的信号系统。

⼀.远传信号⽤电流源优于电压源的原因因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较⼤时，如果⽤电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输⼊电阻的分压，将产⽣较⼤的误差，⽽⽤恒电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分⽀，回路中的电流就不会随电线长短⽽改变，从⽽保证了传送的精度。

⼆.信号最⼤电流选择20mA的原因最⼤电流20mA的选择是基于:安全、实⽤、功耗、成本的考虑。

安全⽕花仪表只能采⽤低电压、低电流；综合考虑⽣产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有就是功耗及成本问题，对电⼦元件的要求, 供电功率的要求等因素。

三．信号起点电流选择4mA的原因4-20mA变送器两线制的居多，两线制即电源、负载串联在⼀起，有⼀公共点，⽽现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅⽤两根电线。

为什么起点信号不是0mA?这是基于两点:1．变送器电路没有静态⼯作电流将⽆法⼯作，信号起点电流4mA.DC就是变送器的静态⼯作电流。

2．同时仪表电⽓零点为4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

基础知识两线制4～20mA电流信号究竟能传多远？两线制4～20mA电流信号能传多远呢？今天仪控君就来给大家科普一下！1.两线制4～20mA变送器的电流信号究竟能传多远呢？干扰因素：①与激励电压高低有关；②与变送器允许的最小工作电压有关；③与板卡设备采集电流用的取压电阻大小有关；④与导线电阻的大小有关。

通过这四项有关量，可以计算出4～20mA电流信号的理论传输距离。

2.要使4～20mA信号，无损失在两线回路里传输，必须满足欧姆定律。

即满足：（激励电压－变送器允许的最小工作电压）≥输出电流×电流环路总电阻当输出电流I=20mA，即0.02A时，上式取等号，则：电流环路总电阻=（激励电压－变送器允许的最小工作电压）÷0.03、将这个计算值记作r，即r=（激励电压－变送器允许的最小工作电压）×50，单位Ω这个r，业界称之为电流信号的负载电阻，也就是电流信号的最大带载能力。

3.业界为什么要特意给出这个r的计算式呢？那是由于：4～20mA电流信号能传多远，实质是实际电阻，与r 比大小的问题。

当环路实际总电阻＞r时，就算传输距离为0，变送器也是没办法输出20mA电流的；当环路实际总电阻=r时，变送器输出20mA电流，传输距离只能为0米（超导除外）；当环路实际总电阻＜r时，变送器输出20mA电流，才能在环路中有效传输若干米。

①由于板卡采集电流用的取压电阻为定值，故导线电阻大小，决定着传输距离的长短；②导线电阻越小，信号传输的距离越远；③导线若是超导，电阻≈0，那电流传到美国去也不是事，传到火星去也没问题。

综上所述，电流环路的总电阻R，必须满足R≤r，否则4～20mA 信号，无法正常传输。

4.电流环路的总电阻R，由板卡设备上采集电流信号的取压电阻R1，和导线电阻R2组成。

取压电阻R1，多见250Ω、150Ω、100Ω、50Ω，而今流行100Ω～40Ω等小电阻取压。

导线电阻R2＝电导率×导线总长度÷导线横截面积=单位长度电阻×导线总长度＝单位长度电阻×传输距离×2编个小题算一算4~20mA电流信号的理论传输距离L（单位千米），A采用2.5平方毫米双绞线，每1000米的电阻=7.5Ω，用此导线传输信号A自研自造的SC322无零漂压力变送器，最小允许激励电压=10VDC，DCS板卡上采集电流用的取压电阻R1=100Ω，DCS板卡上的供电电压＝24VDC，电流信号的最大传输距离距离为多少？计算如下：①先计算变送器的负载电阻r，r=(24-10)×50=700Ω②再写出环路总电阻R的算式：R=R1+R2=100+7.5×L×2=100+15L 单位Ω③由于有R≤r，即（100+15L）≤700计算得：L≤40千米，即最大传输距离为40000米。

4~20ma变送器延长传送距离的措施一、对“4~20mA，二线制变送器的信号线最长可铺设多长”的讨论一般4~20ma的变送器的供电源均为24V，其输出末端均为PNP型晶体管构成的电流源形式，见下图：上左图中G2为PNP型晶体管，其发射极接一精密电阻R4（图为250欧），R4的电压跟随其基极对+24V电压Ux而变化，由集电极对外输出构成的电流源。

Ux是由内部电路产生的根据外被测信号的大小变换的电压，在被测的模拟信号范围内Ux的变化值，使集电极输出电流为：4~20ma。

此时G2管发射极对+24V的电位差为：1~5V，G2管发射极对地电位为：4ma时Ue=24－4×0.25=23V；20ma时Ue=24－20×0.25=19V；上右侧图为变送器输出接终端负载Rf的等效电路图，其Ro为传送导线的电阻，此时集电极A点对地电压：UA=I·（R0+Rf）……（1）式中I 为4～20ma。

讨论一、传送导线电阻相同时，不同截面积的导线传送距离：如已知传送导线的电阻Ro及其电阻密度ρ，其导线截面积S与长度L的关系式如下：Ro=ρ.L/ S (2)由（2）式可知：如传送导线的电阻值保持不变，其导线截面积变大，则导线的长度也变长，即传送距离变远。

其导线截面积变小，则导线的长度也变短，即传送距离变近。

故一般发现传送距离不够长时，可采用加大导线线径的办法来实现。

但过粗的导线会加导线重量，即提高材料成本。

讨论二、同一个变送器（如其输出晶体管的发射电阻=250Ω），而终端电阻不同时：1、如终端电阻Rf=250Ω，当电流I=20ma时，B点对地电压UB=20×0.25=5V，如Ro=0，则UA也=5V。

G2的管压降=19-5=14V。

随着Ro由0逐渐变大，其Ro二端的电压也由0逐渐增加，使UA电压随之增大，G2管压随之变小。

为避免信号失真，容许G2管最小管压降=1V，即UA=18V，则Ro=（18-5）÷0.02=650Ω.即传送导线的电阻≤650Ω时信号不会失真。