4-20mA電流環(huán)路測量分辨率計算變得簡單

我估計我們的客戶進(jìn)行的測量中有20-30%來自4-20 mA電流環(huán)路傳感器和系統(tǒng)。如果您在閱讀第一句話后畫了一個空白，經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題是，在測量4-20 mA電流環(huán)路時，如何計算應(yīng)用工程單位的測量分辨率。在這篇文章中，我將向您展示如何使用具有4-20 mA輸出的假設(shè)0-1，000 psi稱重傳感器通過四個簡單的步驟進(jìn)行此計算。

步驟 1 – 4-20 mA 電流環(huán)路是任何其他名稱的“伏特”

許多人驚訝地發(fā)現(xiàn)，測量電流的設(shè)備不能進(jìn)行直接測量。相反，電流始終是一種間接測量，它產(chǎn)生與施加電流成比例的電壓輸出。在4-20 mA電流環(huán)路應(yīng)用中，這幾乎總是通過施加與電流環(huán)路串聯(lián)的已知電阻的分流電阻，然后使用數(shù)據(jù)記錄器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等電壓測量設(shè)備測量其兩端的電壓來實(shí)現(xiàn)。典型的分流電阻值（以及我將在我們的示例中使用的那個）是 250 歐姆，因?yàn)樗鼤a(chǎn)生一個很好的圓形壓降，1 V （4 mA） 和 5 V （20 mA 施加電流）。

因此，步驟1是簡單地應(yīng)用歐姆定律（V=IR）來確定分流電阻兩端的壓降。在我們的示例中，V=（0.004）（250）=1 和 V=（0.020）（250）=5。

第 2 步 – 計算消耗的測量范圍

我們知道，4-20 mA 電流測量將產(chǎn)生跨度為 4 伏 （5-1） 的電壓測量?，F(xiàn)在我們需要計算這個跨度消耗了多少百分比，占我們用來制造它的設(shè)備的總測量范圍的百分比。假設(shè)我們使用DI-149數(shù)據(jù)采集入門套件進(jìn)行測量，其固定測量范圍為±10 VFS（伏特滿量程），或總測量范圍為20 V。我們的 4-20 mA 電流環(huán)路測量消耗的百分比很容易計算為 4/20=20%。

第 3 步 – 計算應(yīng)用的 ADC 計數(shù)

當(dāng)然，對于任何數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集或數(shù)據(jù)記錄器系統(tǒng)，我們最終都會談?wù)撃?shù)轉(zhuǎn)換計數(shù)或分辨率。查看 DI-149 數(shù)據(jù)采集入門套件的規(guī)格，我們發(fā)現(xiàn)該儀器具有 10 位分辨率，或總共 1024 個 ADC 計數(shù) （2^10）。因此，我們應(yīng)用于4-20 mA電流環(huán)路應(yīng)用的計數(shù)數(shù)是步驟2中計算的百分比乘以總ADC計數(shù)：（20%）（1024）= 本例中的204計數(shù)。

步驟 4 – 以應(yīng)用工程單位計算測量分辨率

因此，我們的4-20 mA電流環(huán)路測量總共可以應(yīng)用204個ADC計數(shù)，并且回想一下，我們的傳感器的測量范圍為0-1000 psi。因此，我們以測量單位為單位的分辨率為 1000/204，或大約 5 psi 是我們用測量系統(tǒng)檢測到的最小負(fù)載變化。

為了減小該值（以獲得更高的分辨率），我們需要縮小儀器的測量范圍，提高其分辨率，或兩者兼而有之。例如，如果我們將假設(shè)的測量應(yīng)用于DI-155數(shù)據(jù)采集入門套件，我們將能夠?qū)?-20 mA電流環(huán)路測量的4 V范圍應(yīng)用于±5 VFS測量范圍，并將13位ADC精度應(yīng)用于測量。這種組合產(chǎn)生 0.30 psi 的測量分辨率。

審核編輯：郭婷