4-20mA无源隔离电流变送器-电流传感器-降低信号衰减

安科瑞电气股份有限公司

交流电流传感器应用电磁感应原理，对电网中的交流电流进行实时测量，采用精密恒流技术和线性温度补偿技术，将其隔离变换为标准的直流信号输出。为PLC或DCS系统提供电流信号。
　　交流电流传感器主要有安科瑞电气股份有限公司BA20-AI/I、BA05-AI/I-T，绵阳维博(西南自动化所)WBI411、WBI412等。
电流变送器的由来
工业上常用RS232，RS485，CAN等的总线传输数字信号。那么，我们用什么方式来传输模拟信号呢？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，这些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。工业上广泛采用的是用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，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。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）。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。
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。
我们系统地来看看模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号~
4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。我国也采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA.DC，接收信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。
一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指小电流为4mA,电流为20mA 。传输信号时候，因为导线上也有电阻，如果用电压传输则会在导线内产生一定的压降，那接收端的信号就会产生一定的误差了，所以一般使用电流信号作为变送器的标准传输。

BM-AI/IS模拟信号隔离器
BM系列模拟信号隔离器可以对电流、电压等电量参数或温度、电阻等非电量参数进行高速测量，经隔离转换成标准的模拟信号输出。既可直接与指针表、数显表相接，也可以与自控仪表（如PLC）、各种A/D转换器以及计算机系统配接。
应用范围：
应用于电力、铁路、石化、冶金、化工、食品、仓储等行业的自动化系统中。
订货范例：
具体型号：BM-AI/IS
技术要求：输入AC 0-5A；输出DC 4-20mA；二线制；准确级0.5级。
通讯协议：无
电源：DC24V

BR-AI罗氏线圈变送器功能
BR系列产品应用电磁感应原理，对电网中的交流大电流进行实时测量，采用真有效值和线性补偿技术，将其隔离变换为标准的直流信号输出。
应用范围：
适用于冶金、电镀、焊接等领域。
订货范例：
具体型号：BR-AI
技术要求：输入电流AC1000A；输出D-20mA；准确级0.5；长度350。
通讯协议：无
电源：DC24V

BA系列产品应用电磁感应原理，对电网中的交流电流进行实时测量，采用精密恒流技术和线性温度补偿技术，将其隔离变换为标准的直流信号输出。采用24伏或12伏安全电压供电，具有过载能力强、高精度、高隔离、高安全性、低功耗等特点，可广泛用于工业自动化领域。
　　BA系列中剩余电流传感器于漏电，监测电气线路或电气设备绝缘状态，避免电气线路或电气设备绝缘性能降低引起的事故。产品符合GB/T 13850-1998、GB 1208- 2006
ba10-ai/i穿心输入Iac，电流输出型传感器的输出为共地电流源，电压输出型传感器的输出为共地电压源。图中RL是用户负载，输出为电流时，负载≤400Ω（12V供电）或≤800Ω（24V供电）；输出为电压时负载≥1kΩ。