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传感器技术中的有源信号和无源信号分析

发布时间:2022-04-21      点击次数:389

传感器技术中的有源信号和无源信号分析

传感器技术中的有源信号和无源信号分析:

第一部分
一、无源信号和有源信号(模拟量)
       1.无源信号和有源信号定义
对于电流信号而言,若设备有独立的工作电源线,那它提供的信号输出(比如4-20mA)为有源信号;若设备本身无独立工作电源,它提供的信号为无源信号。三线制仪表、四线制仪表的输出信号为有源信号,二线制仪表输出为无源信号。
       2.如何采集无源信号和有源信号
①对于有源信号的采集很简单,首先要接通信号源设备的电源(通常有三线制和四线制两种)让设备正常工作,其次将采集设备输入接口的正端和负端分别与信号源设备的正端和负端对应连接行。
②对于无源信号的采集,首先需要一个直流24V电源(因为提供无源信号的二线制仪表无独立的工作电源,当它需要输出4-20mA信号时,它的工作电压需要外部设备来提供。这个DC24V电源可以是独立电源,也可以是无源信号采集设备配电功能提供);其次二线制仪表、DC24V电源和无源信号采集设备三者之间的应形成正确回路:DC24V电源正极接二线制仪表4-20mA输出的正极,二线制仪表4-20mA输出的负极接入采集设备4-20mA信号输入端正极,采集设备4-20mA信号输入端负极接DC24V电源负极,这样就形成完整的回路。

 
二、有源接点和无源接点(开关量)
       1.无源接点的定义
无源接点俗称干接点或无源开关,干接点是一种电气开关,具有闭合和断开的两种状态;2个接点之间没有极性,可以互换。
       2.常见的无源接点信号
①各种开关如:限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等;
②各种按键;
③各种传感器的输出,如:环境动力监控中的传感器:水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器;继电器、干簧管的输出。
       3.有源接点的定义
有源接点俗称湿接点或有源开关,具有有电和无电的两种状态;2个接点之间有极性,不能反接。
       4.最常见的有源接点信号
①把以上的干接点信号,接上电源,再跟电源的另外一极作为输出,就是有源节点信号。工业控制上常用的湿接的电压范围是DC0-30V,标准的是DC24V;电气设备二次回路中通常的湿接的电压范围是AC110-380V,常用AC220V或AC380V湿接点。
②把TTL电平输出作为湿接点,也未尝不可;一般情况下,TTL电平需要带缓冲输出的,例如:7407、245、244等,与VCC等构成回路;244、245也可以跟gnd构成回路;才能驱动远方的光耦。
③NPN三极管的集电极输出和VCC。
④达林顿管的集电极输出和VCC。
⑤红外反射传感器和对射传感器的输出。
       5.无源接点的优点
在工业控制领域应用中,因无源接点(干接点)无极性限制,其数量远多于有源接点,无源接点有如下优点:
①随便接入,降低工程成本和工程人员要求,提高工程速度;
②处理干接点开关量数量多;
③连接干接点的导线即使长期短路既不会损坏本地的控制设备,也不会损坏远方的设备;
④接入容易,接口容易统一。


第二部分
       1.无源节点的定义:无源开关;具有闭合和断开的2种状态;2个节点之间没有极性,可以互换;常见的无源节点信号有:a.各种开关如:限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等;b.各种按键;c.各种传感器的输出,如:环境动力监控中的传感器:水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器;d.继电器、干簧管的输出;
       2.有源节点的定义是:有源开关;具有有电和无电的2种状态;2个接点之间有极性,不能反接;最常见的有源节点信号是:a.把以上的干节点信号,接上电源,再跟电源的另外一极,作为输出,就是有源节点信号;工业控制上,常用的湿节点的电压范围是DC0~30V,比较标准的是DC24V;AC110~220V的输出也可以是有源节点,尽管这样做比较少。
现在现场仪表和二次仪表相连如采用二线制信号,一般是4-20mA,此信号分为有源和无源二种,有源:4-20mA中已有现场仪表提供带有电压的信号。
       无源:需二次仪表提供配电(DC24V)和现场仪表串联,构成二线制4-20mA的回路,才能正常工作,如二次仪表不带配电是不能产生回路,也就没有电流回路信号了。
       二线制仪表回路最大电流在小于25mA之内,电压又是固定的DC24V,那么功率也就在此范围之内,如现场仪表功耗大于此,那二线制就不能提供此能量,所以只有采用电源单独供电,信号单独输出的方式,也就是四线制信号方式。
有源和无源是相对于变送器来说的,变送器提供24V的为有源(四线制),变送器不提供24V的为无源(两线制)。
       有源是指各类变送器或者信号源等设备已经一组供电回路给它供电。直接输出一组4~20mA正负两线的信号回路,给采集设备直接测量。
       无源是指各类变送器或者信号源等设备没有供电回路给它供电。必须要有采集设备供给它工作电源,才可以输出一组4~20mA正负两线的信号回路,给采集设备直接测量。

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