数据采集中最常见的测量之一是4-20mA模拟信号。0-20mA和4-20mA过程电流测量不仅在工业环境中极为常见,而且大量流量、压力和速率传感器还具有4-20mA输出。
为什么选择4-20mA输出?
在存在电机、螺线管、开关继电器等产生的背景电噪声的情况下,从具有电压输出的传感器/换能器获取数据通常是不切实际的。在长距离上尤其如此。解决方案是将传感器/换能器输出作为4-20mA电流信号传输。
基尔霍夫现行定律指出,所有流出的电流都必须流回去。因此,无论信号线的长度或背景噪声水平如何,4-20mA输出都将流过环路中的所有组件,并且不会像长距离电压信号那样降级。
无论背景噪声或导线长度如何,整个环路的电流都是相同的(I out = I in)
进行 4-20mA 测量
在本演示中,我们将使用具有4-20mA输出的现成风速计,DATAQ Instruments型号DI-2108-P和WinDaq数据采集软件来获取和记录风速数据。
由于模拟电压数据记录器不直接采集电流,我们将使用250欧姆分流电阻将4-20mA信号转换为1-5V。1-5伏信号将与风速成正比,其中1V = 0 m / s和5V = 30 m / s(67 mph)
我们之所以选择 DI-2108-P,是因为它具有可编程的 0-5V 单极性测量范围。单极性范围使测量分辨率最大化。具有双极性±5V测量范围的记录器(如DI-2008或DI-4108)也是合适的,尽管分辨率只有DI-2008的一半。
连接
我们将首先在通道 1(+ 到 -)上连接 250 欧姆分流电阻器。分流电阻器就位后,我们将风速计连接到 DI-2108-P。风速计有四个连接;正负输出,以及正负激励(电源)连接。我们将正输出线(黄色)连接到通道 1 的正极 (+) 端子,将负输出线(蓝色)连接到负极 (-) 端子。这使250 Ω分流电阻器处于4-20mA环路中,允许前面提到的1-5V压降。
我们将提供使用 12V 直流电源为风速计供电所需的 12 至 24V(第 #101086 部分)。正励磁线(棕色)将连接到电源的正极端子,负激励线(黑色)将连接到负极端子(如下图所示)。
设置和缩放
为了缩放 WinDaq 以以米/秒 (m/s) 为单位显示风速:
从“编辑”下拉菜单中选择“工程单位设置”。
输入 5 表示上层 》 伏特,输入30表示上层 》 EU 电压。
输入 1 表示较低液位》伏特,输入0表示较低液位 》 EU。
输入m/s作为欧盟标签。
通过 WinDaq 缩放以 m/s 为单位显示风速,将风速计放置在微风环境中会产生一条曲线,显示风速随时间的上升和下降,在我们的演示中达到峰值约为 20m/s。
虽然DI-2108-P具有 0-5V 单极性测量范围,最适合此应用,但具有双极性测量范围的类似产品,如 DI-2108、DI-4108、DI-4208 或DI-4718B(带DI-8B32-014-20mA 模块)也可以工作,尽管分辨率较低。
本应用笔记演示了使用DATAQ Instruments数据采集产品(如DI-2108-P)和随附的WinDaq数据采集软件可以轻松数字化、显示和记录风速等环境属性进行分析。
审核编辑:郭婷
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