電壓和電流的傳輸方式有什麼不同

2021-04-24 12:35:11 字數 1694 閱讀 6827

工業上通常用電壓    0…5(10)v 或電流 0(4)…20ma 作為模擬訊號傳輸的方法,也是被程式控制機經常採用的一種方法。那麼電壓和電流的傳輸方式有什麼不同,什麼時候採用什麼方法,下面將對此進行簡要介紹。

電壓訊號傳輸比如 0…5(10)v

如果乙個模擬電壓訊號從傳送點通過長的電纜傳輸到接收點,那麼訊號可能很容易失真。原因是電壓訊號經過傳送電路的輸出阻抗,電纜的電阻以及接觸電阻形成了電壓降損失。由此造成的傳輸誤差就是接收電路的輸入偏置電流乘以上述各個電阻的和。

如果訊號接收電路的輸入阻抗是高阻的,那麼由上述的電阻引起的傳輸誤差就足夠小,這些電阻也就可以忽略不計。要求不增加訊號傳送方的費用又要所提及的電阻可忽略,就要求訊號接收電路有乙個高的輸入阻抗。如果用運算放大器 op 來做接收方的

輸入放大器,就要考慮到此類放大器的輸入阻抗通常是小於 <1m原則上,高阻抗的電路特別是在放大電路的輸入端是很容易受到電磁干擾從而會引起很明顯的誤差。所以用電壓訊號傳輸就必須在傳輸誤差和電磁干擾的影響之間尋找乙個折中的方案。

電壓訊號傳輸的結論:

如果電磁干擾很小或者傳輸電纜長度較短,乙個合適的接收電路毫無疑問是可以用來傳輸電壓訊號 0…5(10)v 的。

電流訊號傳輸比如 0(4)..20ma

在電磁干擾較強的環境和需要傳輸較遠距離的情況下,多年來人們比較喜歡使用標準的電流來傳輸訊號。

如果乙個電流源作為傳送電路,它提供的電流訊號始終是所希望的電流而與電纜的電阻以及接觸電阻無關,也就是說,電流訊號的傳輸是不受硬體裝置配置的影響的。同電壓訊號傳輸的方法正相反,由於接收電路低的輸入阻抗和對地懸浮的電流源(電流源的實際輸出阻抗與接收電路的輸入阻抗形成併聯迴路)使得電磁干擾對電流訊號的傳輸不會產生大的影響。

電流訊號傳輸的結論:

如果考慮到有電磁干擾比如電焊裝置和其他訊號發射裝置,傳輸距離又必須很長,那麼電流訊號傳輸的方法是適合這種情況的(模擬訊號傳輸)。

實際上經常採用的電流傳輸方法有二線制和三線制方法。由於二線制的重要意義,在這裡將主要論述二線制方法,也叫電流迴路方法。

電流迴路的綜合特性

- 簡單的使用:如果訊號傳送電路和相聯接的其他電路的工作電流保持常數不變,那麼該工作電流和訊號電流就可以通過同一根電纜來傳輸。人們只需用乙個負載取樣電阻,而電流在負載電阻上的電壓降就可以作為有用的訊號。當然還應該注意工作電壓要足夠高,以滿足電流迴路裡所需要的電壓降。

- 低廉的成本:與數碼訊號傳輸需要乙個 ad 轉換,乙個微控制器和乙個合適的驅動電路相比,用簡單的電流迴路方法,人們只需要一條電纜,乙個負載電阻和乙個測量電壓表。特別當對測量精度要求高的時候,二者產品成本的差別就更加明顯了。

- 錯誤診斷:4-20ma電流訊號傳輸的優點除了傳輸距離遠和抗干擾能力強外,還會自動提供出錯資訊。在乙個經過校準的系統輸出零訊號時(輸出端為電流   4ma),如果接收到的訊號大於零毫安而小於4毫安時,就說明此時系統一定有問題。如果接收到的電流訊號為零,那麼一定是電纜斷了或者訊號接收方面出了問題。如果電流訊號超過 20ma 就意味著輸入端方面的訊號過載或者訊號接收方面有問題。

- 長距離傳輸:傳輸距離與傳送訊號端的驅動能力和電纜的電阻以及接收端的測量電阻(負載電阻)有關。如果在訊號傳輸的電纜中也要安裝測量儀表,那麼負載電阻還應該考慮到測量儀表的輸入阻抗和監測記錄儀表的輸入阻抗。這些儀表常常因為成本低廉和無需外加電源而與積體電路一樣共同連線在電流迴路中並從4ma  中直接獲得工作電源。因此在電路設計時要考慮到電流源迴路的帶載能力。

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