一文讀懂傳感器技術(shù)中的有源信號和無(wú)源信號

　　第一部分

　　(一)無(wú)源信號和有源信號(模擬量)

　　(1)無(wú)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(xiàn)，那它提供的信號輸出(比如4-20mA)為有源信號;若設備本身無(wú)獨立工作電源，它提供的信號為無(wú)源信號。三線(xiàn)制儀表、四線(xiàn)制儀表的輸出信號為有源信號，二線(xiàn)制儀表輸出為無(wú)源信號。

　　(2)如何采集無(wú)源信號和有源信號

　?、賹τ谟性葱盘柕牟杉芎?jiǎn)單，首先要接通信號源設備的電源(通常有三線(xiàn)制和四線(xiàn)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。

　?、趯τ跓o(wú)源信號的采集，首先需要一個(gè)直流24V電源(因為提供無(wú)源信號的二線(xiàn)制儀表無(wú)獨立的工作電源，當它需要輸出4-20mA信號時(shí)，它的工作電壓需要外部設備來(lái)提供。這個(gè)DC24V電源可以是獨立電源，也可以是無(wú)源信號采集設備配電功能提供);其次二線(xiàn)制儀表、DC24V電源和無(wú)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(xiàn)制儀表4-20mA輸出的正極，二線(xiàn)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(diǎn)和無(wú)源接點(diǎn)(開(kāi)關(guān)量)

　　(1)無(wú)源接點(diǎn)的定義

　　無(wú)源接點(diǎn)俗稱(chēng)干接點(diǎn)或無(wú)源開(kāi)關(guān)，干接點(diǎn)是一種電氣開(kāi)關(guān)，具有閉合和斷開(kāi)的兩種狀態(tài);2個(gè)接點(diǎn)之間沒(méi)有極性，可以互換。

　　(2)常見(jiàn)的無(wú)源接點(diǎn)信號

　?、俑鞣N開(kāi)關(guān)如：限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、腳踏開(kāi)關(guān)、旋轉開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)等;

　?、诟鞣N按鍵;

　?、鄹鞣N傳感器的輸出，如：環(huán)境動(dòng)力監控中的傳感器：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動(dòng)、煙霧和凝結傳感器;繼電器、干簧管的輸出。

　　(3)有源接點(diǎn)的定義

　　有源接點(diǎn)俗稱(chēng)濕接點(diǎn)或有源開(kāi)關(guān)，具有有電和無(wú)電的兩種狀態(tài);2個(gè)接點(diǎn)之間有極性，不能反接。

　　(4)最常見(jiàn)的有源接點(diǎn)信號

　?、侔岩陨系母山狱c(diǎn)信號，接上電源，再跟電源的另外一極作為輸出，就是有源節點(diǎn)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(diǎn)。

　?、诎裈TL電平輸出作為濕接點(diǎn)，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;才能驅動(dòng)遠方的光耦。

　?、跱PN三極管的集電極輸出和VCC。

　?、苓_林頓管的集電極輸出和VCC。

　?、菁t外反射傳感器和對射傳感器的輸出。

　　(5)無(wú)源接點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)

　　在工業(yè)控制領(lǐng)域應用中，因無(wú)源接點(diǎn)(干接點(diǎn))無(wú)極性限制，其數量遠多于有源接點(diǎn)，無(wú)源接點(diǎn)有如下優(yōu)點(diǎn)：

　?、匐S便接入，降低工程成本和工程人員要求，提高工程速度。

　?、谔幚砀山狱c(diǎn)開(kāi)關(guān)量數量多。

　?、圻B接干接點(diǎn)的導線(xiàn)即使長(cháng)期短路既不會(huì )損壞本地的控制設備，也不會(huì )損壞遠方的設備。

　?、芙尤肴菀?，接口容易統一。

　　第二部分

　　1.無(wú)源節點(diǎn)的定義：無(wú)源開(kāi)關(guān);具有閉合和斷開(kāi)的2種狀態(tài);2個(gè)節點(diǎn)之間沒(méi)有極性，可以互換;常見(jiàn)的無(wú)源節點(diǎn)信號有：(1)各種開(kāi)關(guān)如：限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、腳踏開(kāi)關(guān)、旋轉開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)等;(2)各種按鍵;(3)各種傳感器的輸出，如：環(huán)境動(dòng)力監控中的傳感器：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動(dòng)、煙霧和凝結傳感器;(4)繼電器、干簧管的輸出;

　　2.有源節點(diǎn)的定義是：有源開(kāi)關(guān);具有有電和無(wú)電的2種狀態(tài);2個(gè)接點(diǎn)之間有極性，不能反接;最常見(jiàn)的有源節點(diǎn)信號是：(1)把以上的干節點(diǎn)信號，接上電源，再跟電源的另外一極，作為輸出，就是有源節點(diǎn)信號;工業(yè)控制上，常用的濕節點(diǎn)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點(diǎn)，盡管這樣做比較少。

　　現在現場(chǎng)儀表和二次儀表相連如采用二線(xiàn)制信號，一般是4-20mA，此信號分為有源和無(wú)源二種，有源：4-20mA中已有現場(chǎng)儀表提供帶有電壓的信號。

　　無(wú)源：需二次儀表提供配電(DC24V)和現場(chǎng)儀表串聯(lián)，構成二線(xiàn)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(méi)有電流回路信號了。

　　二線(xiàn)制儀表回路最大電流在小于25mA之內，電壓又是固定的DC24V，那么功率也就在此范圍之內，如現場(chǎng)儀表功耗大于此，那二線(xiàn)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(xiàn)制信號方式。

　　有源和無(wú)源是相對于變送器來(lái)說(shuō)的，變送器提供24V的為有源(四線(xiàn)制)，變送器不提供24V的為無(wú)源(兩線(xiàn)制)。

　　有源是指各類(lèi)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(xiàn)的信號回路，給采集設備直接測量。

　　無(wú)源是指各類(lèi)變送器或者信號源等設備沒(méi)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(xiàn)的信號回路，給采集設備直接測量。