什么是4-20mA？如何测量以及如何接线？

概述

       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 。

√解决方案

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，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。

        肯定有人会问：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！

√NO.1 4-20mA直接采集方案

使用具备4-20 mA输入的采集仪的测量方法.

阿尔泰科技公司具有4-20mA采集功能产品如下： 

（4-20mA直接采集产品接线方式）

NO.2分流电阻采集方案

                                                                  通过分流电阻进行电流→电压转换的测量方法
       对于电压输出的采集器，要采集4-20mA信号通常采用通过取样电阻的方式。一般使用250欧的电阻作为取样电阻，由U=I * R计算可以得到4-20mA的信号就转换成为了1-5V的电压信号。众所周知电阻是存在误差的，采样电阻的误差会直接影响到电流采集的准确度。同时在电流流过电阻的过程中会产生热量，所以在选择电阻的时候既要考虑到电阻准确，也要考虑到电阻的温度漂移值。

                                                                                     电阻值和额定的选择  

       将 4-20 mA 转换为电压时的电阻值一般使用 250 Ω。因为会转换为 1-5V，便于处理。最大消耗功率为0.1W(=5V*20 mA)，因此额定应达到1/4 W 以上。容许公差与要求的转换精度也有关系，但一般选择 ±0.1%。

        250Ω电阻并不是标准电阻值，不能作为通用电阻获取，但能够以合成电阻制作。例如，将4个1kΩ 电阻并联连接，或将120Ω与130Ω电阻串联连接，即可获得250Ω电阻。

NO.3信号转换器测量方案

                                                                                     使用信号转换器的测量方法
      用电压采集卡采集4-20mA信号，最简单的方式使用信号隔离转换器。可方便快捷的搭建系统。

   阿尔泰科技对应产品型号S1105D

   参数：输入0-20mA或4-20mA

   输出：0-5V、0-10V、±5V、±10V

   响应频率10-30Khz

   供电：24VDC

   接线方式如下

审核编辑 黄宇