大家可能会非常熟习RS232,RS485,CAN等工业上常用的总线，他们都是传输数字旗子暗记的通讯办法。那么用什么办法来传输仿照旗子暗记呢？工业上普遍须要丈量各种非电物理量，例如温度、压力、速率、角度等，这些都须要转换成仿照量电旗子暗记才能传输到几十米外的掌握室或显示设备上。工业上最广泛的是用4~20mA电流环来传输仿照量。
4-20mA旗子暗记紧张用在工业现场进行远间隔仿照旗子暗记的传输，远间隔旗子暗记传输时考虑到线上的压降，采取电流传输旗子暗记可以避免丢失，同时电流旗子暗记不易受到滋扰。外界对旗子暗记的滋扰来自电磁波，把电磁波当成旗子暗记源，其内阻很大，采取电压旗子暗记时其负载阻抗也很大一样平常为运放输入阻抗，而采取电流旗子暗记时其负载阻抗一样平常才几百欧姆，因此根据分压事理电压旗子暗记更随意马虎受滋扰。
02 为什么要用4-20mA
1.抗滋扰：常日丈量现场与掌握室之间的间隔都比较远，如果用电压源旗子暗记远传，当连接电线的电阻较大时，由于电线电阻与吸收仪表输入电阻的分压，将产生较大的偏差。采取电流旗子暗记的缘故原由是不随意马虎受滋扰，由于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，以是噪声电流利常小于nA级别，因此给4-20mA传输带来的偏差非常小；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，只要传送回路不涌现分支，回路中的电流就不会随电线是非而改变，从而担保了传送的精度。
2.可用两线制：现场仪表可实现两线制(并非绝对)，所谓两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与掌握室仪表之间的旗子暗记联结及供电仅用两根电线。由于旗子暗记出发点电流为4mA(DC)，为变送器供应了静态事情电流，同时仪表电气零点为4mA(DC)，不与机器零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。
3.利于防爆：安全重点因此防爆安全火花型仪表来考虑的，并以掌握仪表能量为条件，把坚持仪表正常事情的静态和动态功耗降落到最低限度。输出4~20mA(DC)标准旗子暗记的变送器，其电源电压常日采取直流24V，采取直流电压的紧张缘故原由是可以不用大容量的电容和电感(缘故原由是不再须要升压)，就只需考虑变送器与仪表连接导线所产生的电容及电感。这里扩展一下，2平方毫米的导线其分布电容为0.05μF/km旁边；分布电感为0.4mH/km旁边；大大低于引爆氢气的数值，显然这对防爆是非常有利的。
4.传输间隔远：电流旗子暗记适宜远间隔传输，由于电流旗子暗记不受导线电阻的影响，而电压旗子暗记在导线本身具有电阻的情形下会分压，导致丈量不精准。当然这个远间隔是相对来说的，一样平常4-20mA最远传送间隔掌握在100m以内，再远则建议利用数字旗子暗记来传输，比如我上一篇文章提到的RS485通讯办法。
03 为什么是\公众4mA\"大众和\公众20mA\"大众
先来说说为什么出发点电流为4mA而不是0mA。这个缘故原由有两点，第一点是如果采取0mA作为出发点的话变送器电路将没有了静态事情电流导致无法事情，也便是这个出发点的4mA同时是可以作为变送器的静态事情电流的；第二点是出发点电流设为4mA的话可以与机器零点不重合，这个4mA零点就很有利于识别传感器破坏、断电和断线等故障。
再来说说最大电流为何设置为20mA。这个缘故原由紧张是安全、实用、功耗较低。安全火花仪表只能采取低电压、低电流，4~20mA电流和直流24V对易燃氢气也是安全的，当电压为直流24V时氢气的引爆电流为200mA，远在20mA以上。此外还要综合考虑工业现场仪表之间的连接间隔，所带负载，功耗及本钱问题，终极设为20mA。
04 大略的分类
所有4-20mA传感器变送器可按其配置分为三种。
1、2线(环路供电)4-20mA变送器：环路供电的4-20mA传感器变送器是最具本钱效益且最空想的办理方案，可通过2线4-20mA电流回路吸收电源并传输数据。但是，如果传感器本身花费超过4mA的，则须要额外的电源，而不是与4-20mA环路电流相结合。
2、4线4-20mA变送器：当上述所说的2线变送器的功耗过高的时候就须要考虑4线的4-20mA变送器，须要额外加入两根电源线。
3、3线4-20mA变送器：3线传感器变送器是4线传感器配置的简化版本，许可工程师通过将4-20mA电流（数据）回路与电源回路分离并为传感器供应足够的电力来肃清一条连接线。
05 电路分享最大略的恒流电路：
德州仪器的4-20mA电流环发生器芯片
4-20mA电流环转电压
用ADI的仪表放大器AD627来实现电流转电压
06 总结对付4-20mA电流环这种数据传输办法笔者也只是利用者而非专业研究者，总结的这篇文章紧张目的是让大家对4-20mA有一个基本的认识，如果须要更深入的研究希望大家多进行实验，以得到最精确的利用结论。如果大家对付这种通讯办法有更深入的认识与研究欢迎与笔者进行谈论，让我们一起学习一起进步，这也是我在事情之余做自媒体最想要达到的目标。
