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傳感器技術中的有源信號和無源信號分析
文章出處：網(wǎng)絡人氣：發(fā)表時間：2019-02-15 11:34:44
傳感器技術中的有源信號和無源信號分析：第一部分
（一）無源信號和有源信號（模擬量）
（1）無源信號和有源信號定義
對于電流信號而言，若設備有獨立的工作電源線，那它提供的信號輸出（比如4-20mA）為有源信號；若設備本身無獨立工作電源，它提供的信號為無源信號。三線制儀表、四線制儀表的輸出信號為有源信號，二線制儀表輸出為無源信號。
（2）如何采集無源信號和有源信號
①對于有源信號的采集很簡單，首先要接通信號源設備的電源（通常有三線制和四線制兩種）讓設備正常工作，其次將采集設備輸入接口的正端和負端分別與信號源設備的正端和負端對應連接行。
②對于無源信號的采集，首先需要一個直流24V電源（因為提供無源信號的二線制儀表無獨立的工作電源，當它需要輸出4-20mA信號時，它的工作電壓需要外部設備來提供。這個DC24V電源可以是獨立電源，也可以是無源信號采集設備配電功能提供）；其次二線制儀表、DC24V電源和無源信號采集設備三者之間的應形成正確回路：DC24V電源正極接二線制儀表4-20mA輸出的正極，二線制儀表4-20mA輸出的負極接入采集設備4-20mA信號輸入端正極，采集設備4-20mA信號輸入端負極接DC24V電源負極，這樣就形成完整的回路。
（二）有源接點和無源接點（開關量）
（1）無源接點的定義
無源接點俗稱干接點或無源開關，干接點是一種電氣開關，具有閉合和斷開的兩種狀態(tài)；2個接點之間沒有極性，可以互換。
（2）常見的無源接點信號
①各種開關如：限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉(zhuǎn)開關、溫度開關、液位開關等；
②各種按鍵；
③各種傳感器的輸出，如：環(huán)境動力監(jiān)控中的傳感器：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器；繼電器、干簧管的輸出。
（3）有源接點的定義
有源接點俗稱濕接點或有源開關，具有有電和無電的兩種狀態(tài)；2個接點之間有極性，不能反接。
（4）最常見的有源接點信號
①把以上的干接點信號，接上電源，再跟電源的另外一極作為輸出，就是有源節(jié)點信號。工業(yè)控制上常用的濕接的電壓范圍是DC0-30V，標準的是DC24V；電氣設備二次回路中通常的濕接的電壓范圍是AC110-380V，常用AC220V或AC380V濕接點。
②把TTL電平輸出作為濕接點，也未嘗不可；一般情況下，TTL電平需要帶緩沖輸出的，例如：7407、245、244等，與VCC等構成回路；244、245也可以跟gnd構成回路；才能驅(qū)動遠方的光耦。
③NPN三極管的集電極輸出和VCC。
④達林頓管的集電極輸出和VCC。
⑤紅外反射傳感器和對射傳感器的輸出。
（5）無源接點的優(yōu)點
在工業(yè)控制領域應用中，因無源接點（干接點）無極性限制，其數(shù)量遠多于有源接點，無源接點有如下優(yōu)點：
①隨便接入，降低工程成本和工程人員要求，提高工程速度。
②處理干接點開關量數(shù)量多。
③連接干接點的導線即使長期短路既不會損壞本地的控制設備，也不會損壞遠方的設備。
④接入容易，接口容易統(tǒng)一。
第二部分
1.無源節(jié)點的定義：無源開關；具有閉合和斷開的2種狀態(tài)；2個節(jié)點之間沒有極性，可以互換；常見的無源節(jié)點信號有：（1）各種開關如：限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉(zhuǎn)開關、溫度開關、液位開關等；（2）各種按鍵；（3）各種傳感器的輸出，如：環(huán)境動力監(jiān)控中的傳感器：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器；（4）繼電器、干簧管的輸出；
2.有源節(jié)點的定義是：有源開關；具有有電和無電的2種狀態(tài)；2個接點之間有極性，不能反接；最常見的有源節(jié)點信號是：（1）把以上的干節(jié)點信號，接上電源，再跟電源的另外一極，作為輸出，就是有源節(jié)點信號；工業(yè)控制上，常用的濕節(jié)點的電壓范圍是DC0～30V，比較標準的是DC24V；AC110～220V的輸出也可以是有源節(jié)點，盡管這樣做比較少。
現(xiàn)在現(xiàn)場儀表和二次儀表相連如采用二線制信號，一般是4－20mA，此信號分為有源和無源二種，有源：4－20mA中已有現(xiàn)場儀表提供帶有電壓的信號。
無源：需二次儀表提供配電（DC24V）和現(xiàn)場儀表串聯(lián)，構成二線制4－20mA的回路，才能正常工作，如二次儀表不帶配電是不能產(chǎn)生回路，也就沒有電流回路信號了。
二線制儀表回路最大電流在小于25mA之內(nèi)，電壓又是固定的DC24V，那么功率也就在此范圍之內(nèi)，如現(xiàn)場儀表功耗大于此，那二線制就不能提供此能量，所以只有采用電源單獨供電，信號單獨輸出的方式，也就是四線制信號方式。
有源和無源是相對于變送器來說的，變送器提供24V的為有源（四線制），變送器不提供24V的為無源（兩線制）。
有源是指各類變送器或者信號源等設備已經(jīng)一組供電回路給它供電。直接輸出一組4～20mA正負兩線的信號回路，給采集設備直接測量。
無源是指各類變送器或者信號源等設備沒有供電回路給它供電。必須要有采集設備供給它工作電源，才可以輸出一組4～20mA正負兩線的信號回路，給采集設備直接測量。
（一）無源信號和有源信號（模擬量）
（1）無源信號和有源信號定義
對于電流信號而言，若設備有獨立的工作電源線，那它提供的信號輸出（比如4-20mA）為有源信號；若設備本身無獨立工作電源，它提供的信號為無源信號。三線制儀表、四線制儀表的輸出信號為有源信號，二線制儀表輸出為無源信號。
（2）如何采集無源信號和有源信號
①對于有源信號的采集很簡單，首先要接通信號源設備的電源（通常有三線制和四線制兩種）讓設備正常工作，其次將采集設備輸入接口的正端和負端分別與信號源設備的正端和負端對應連接行。
②對于無源信號的采集，首先需要一個直流24V電源（因為提供無源信號的二線制儀表無獨立的工作電源，當它需要輸出4-20mA信號時，它的工作電壓需要外部設備來提供。這個DC24V電源可以是獨立電源，也可以是無源信號采集設備配電功能提供）；其次二線制儀表、DC24V電源和無源信號采集設備三者之間的應形成正確回路：DC24V電源正極接二線制儀表4-20mA輸出的正極，二線制儀表4-20mA輸出的負極接入采集設備4-20mA信號輸入端正極，采集設備4-20mA信號輸入端負極接DC24V電源負極，這樣就形成完整的回路。
（二）有源接點和無源接點（開關量）
（1）無源接點的定義
無源接點俗稱干接點或無源開關，干接點是一種電氣開關，具有閉合和斷開的兩種狀態(tài)；2個接點之間沒有極性，可以互換。
（2）常見的無源接點信號
①各種開關如：限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉(zhuǎn)開關、溫度開關、液位開關等；
②各種按鍵；
③各種傳感器的輸出，如：環(huán)境動力監(jiān)控中的傳感器：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器；繼電器、干簧管的輸出。
（3）有源接點的定義
有源接點俗稱濕接點或有源開關，具有有電和無電的兩種狀態(tài)；2個接點之間有極性，不能反接。
（4）最常見的有源接點信號
①把以上的干接點信號，接上電源，再跟電源的另外一極作為輸出，就是有源節(jié)點信號。工業(yè)控制上常用的濕接的電壓范圍是DC0-30V，標準的是DC24V；電氣設備二次回路中通常的濕接的電壓范圍是AC110-380V，常用AC220V或AC380V濕接點。
②把TTL電平輸出作為濕接點，也未嘗不可；一般情況下，TTL電平需要帶緩沖輸出的，例如：7407、245、244等，與VCC等構成回路；244、245也可以跟gnd構成回路；才能驅(qū)動遠方的光耦。
③NPN三極管的集電極輸出和VCC。
④達林頓管的集電極輸出和VCC。
⑤紅外反射傳感器和對射傳感器的輸出。
（5）無源接點的優(yōu)點
在工業(yè)控制領域應用中，因無源接點（干接點）無極性限制，其數(shù)量遠多于有源接點，無源接點有如下優(yōu)點：
①隨便接入，降低工程成本和工程人員要求，提高工程速度。
②處理干接點開關量數(shù)量多。
③連接干接點的導線即使長期短路既不會損壞本地的控制設備，也不會損壞遠方的設備。
④接入容易，接口容易統(tǒng)一。
第二部分
1.無源節(jié)點的定義：無源開關；具有閉合和斷開的2種狀態(tài)；2個節(jié)點之間沒有極性，可以互換；常見的無源節(jié)點信號有：（1）各種開關如：限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉(zhuǎn)開關、溫度開關、液位開關等；（2）各種按鍵；（3）各種傳感器的輸出，如：環(huán)境動力監(jiān)控中的傳感器：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器；（4）繼電器、干簧管的輸出；
2.有源節(jié)點的定義是：有源開關；具有有電和無電的2種狀態(tài)；2個接點之間有極性，不能反接；最常見的有源節(jié)點信號是：（1）把以上的干節(jié)點信號，接上電源，再跟電源的另外一極，作為輸出，就是有源節(jié)點信號；工業(yè)控制上，常用的濕節(jié)點的電壓范圍是DC0～30V，比較標準的是DC24V；AC110～220V的輸出也可以是有源節(jié)點，盡管這樣做比較少。
現(xiàn)在現(xiàn)場儀表和二次儀表相連如采用二線制信號，一般是4－20mA，此信號分為有源和無源二種，有源：4－20mA中已有現(xiàn)場儀表提供帶有電壓的信號。
無源：需二次儀表提供配電（DC24V）和現(xiàn)場儀表串聯(lián)，構成二線制4－20mA的回路，才能正常工作，如二次儀表不帶配電是不能產(chǎn)生回路，也就沒有電流回路信號了。
二線制儀表回路最大電流在小于25mA之內(nèi)，電壓又是固定的DC24V，那么功率也就在此范圍之內(nèi)，如現(xiàn)場儀表功耗大于此，那二線制就不能提供此能量，所以只有采用電源單獨供電，信號單獨輸出的方式，也就是四線制信號方式。
有源和無源是相對于變送器來說的，變送器提供24V的為有源（四線制），變送器不提供24V的為無源（兩線制）。
有源是指各類變送器或者信號源等設備已經(jīng)一組供電回路給它供電。直接輸出一組4～20mA正負兩線的信號回路，給采集設備直接測量。
無源是指各類變送器或者信號源等設備沒有供電回路給它供電。必須要有采集設備供給它工作電源，才可以輸出一組4～20mA正負兩線的信號回路，給采集設備直接測量。
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