傳感器為何多為4~20mA信號(hào)

傳感器采用 4~20mA 電流信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)輸出，核心原因是抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、能區(qū)分故障與零值，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)模擬量傳輸?shù)淖顑?yōu)選擇之一。

具體優(yōu)勢(shì)可以分為以下幾點(diǎn)：

1.抗干擾能力突出，適合工業(yè)惡劣環(huán)境

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在大量電機(jī)、變頻器、高壓線等強(qiáng)電磁干擾源。電壓信號(hào)(如0~10V)在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，容易受電磁感應(yīng)產(chǎn)生壓降和干擾噪聲，導(dǎo)致信號(hào)失真。

而電流信號(hào)的特性是恒流輸出，只要回路阻抗在允許范圍內(nèi)，電流值不會(huì)隨傳輸線長(zhǎng)度變化，電磁干擾對(duì)其影響極小，能穩(wěn)定傳輸數(shù)百米甚至上千米。

2.輕松區(qū)分“零信號(hào)”與“故障信號(hào)”

這是4~20mA信號(hào)最核心的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：

- 4mA 對(duì)應(yīng)傳感器測(cè)量量程的零點(diǎn)(比如溫度傳感器的最低測(cè)量值、壓力傳感器的0MPa)。

- 20mA 對(duì)應(yīng)量程的滿點(diǎn)(比如溫度傳感器的最高測(cè)量值、壓力傳感器的滿量程壓力)。

- 如果傳輸回路出現(xiàn)斷線、傳感器供電故障，回路電流會(huì)變?yōu)? 0mA，控制系統(tǒng)可以直接判定為設(shè)備故障，避免將“故障零值”誤判為“正常零信號(hào)”，大幅提升工業(yè)控制的安全性。

3.功耗低，支持兩線制接線，節(jié)省成本

4~20mA傳感器普遍采用兩線制設(shè)計(jì)：這兩根線既給傳感器提供工作電源，又傳輸電流信號(hào)，不需要額外的電源線或信號(hào)線。

相比四線制傳感器，兩線制大幅減少了布線數(shù)量和施工成本，尤其適合傳感器分布分散的工業(yè)場(chǎng)景(如智慧工廠、水利監(jiān)測(cè)、樓宇自控)。

4.兼容性強(qiáng)，是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

4~20mA 是國(guó)際通用的工業(yè)模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的PLC、DCS、數(shù)據(jù)采集模塊都支持直接采集該信號(hào)，無需額外的轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)備間的兼容性極高。

早期也有0~20mA的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，但它的最大缺陷是無法區(qū)分零值和斷線故障——0mA既可能是測(cè)量零點(diǎn)，也可能是線路斷開，在工業(yè)安全要求較高的場(chǎng)景中存在明顯短板，因此逐漸被4~20mA取代。