一文讀懂傳感器技術(shù)中的有源信號(hào)和無(wú)源信號(hào)

　　第一部分

　　(一)無(wú)源信號(hào)和有源信號(hào)(模擬量)

　　(1)無(wú)源信號(hào)和有源信號(hào)定義

　　對(duì)于電流信號(hào)而言，若設(shè)備有獨(dú)立的工作電源線，那它提供的信號(hào)輸出(比如4-20mA)為有源信號(hào);若設(shè)備本身無(wú)獨(dú)立工作電源，它提供的信號(hào)為無(wú)源信號(hào)。三線制儀表、四線制儀表的輸出信號(hào)為有源信號(hào)，二線制儀表輸出為無(wú)源信號(hào)。

　　(2)如何采集無(wú)源信號(hào)和有源信號(hào)

　?、賹?duì)于有源信號(hào)的采集很簡(jiǎn)單，首先要接通信號(hào)源設(shè)備的電源(通常有三線制和四線制兩種)讓設(shè)備正常工作，其次將采集設(shè)備輸入接口的正端和負(fù)端分別與信號(hào)源設(shè)備的正端和負(fù)端對(duì)應(yīng)連接行。

　?、趯?duì)于無(wú)源信號(hào)的采集，首先需要一個(gè)直流24V電源(因?yàn)樘峁o(wú)源信號(hào)的二線制儀表無(wú)獨(dú)立的工作電源，當(dāng)它需要輸出4-20mA信號(hào)時(shí)，它的工作電壓需要外部設(shè)備來(lái)提供。這個(gè)DC24V電源可以是獨(dú)立電源，也可以是無(wú)源信號(hào)采集設(shè)備配電功能提供);其次二線制儀表、DC24V電源和無(wú)源信號(hào)采集設(shè)備三者之間的應(yīng)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(fù)極接入采集設(shè)備4-20mA信號(hào)輸入端正極，采集設(shè)備4-20mA信號(hào)輸入端負(fù)極接DC24V電源負(fù)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(hào)

　?、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(zhuǎn)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(jiān)控中的傳感器：水浸傳感器、火災(zāi)報(bào)警傳感器、玻璃破碎、振動(dòng)、煙霧和凝結(jié)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(hào)

　　①把以上的干接點(diǎn)信號(hào)，接上電源，再跟電源的另外一極作為輸出，就是有源節(jié)點(diǎn)信號(hào)。工業(yè)控制上常用的濕接的電壓范圍是DC0-30V，標(biāo)準(zhǔn)的是DC24V;電氣設(shè)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(gòu)成回路;244、245也可以跟gnd構(gòu)成回路;才能驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)方的光耦。

　?、跱PN三極管的集電極輸出和VCC。

　?、苓_(dá)林頓管的集電極輸出和VCC。

　　⑤紅外反射傳感器和對(duì)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(yīng)用中，因無(wú)源接點(diǎn)(干接點(diǎn))無(wú)極性限制，其數(shù)量遠(yuǎn)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。

　　②處理干接點(diǎn)開(kāi)關(guān)量數(shù)量多。

　?、圻B接干接點(diǎn)的導(dǎo)線即使長(zhǎng)期短路既不會(huì)損壞本地的控制設(shè)備，也不會(huì)損壞遠(yuǎn)方的設(shè)備。

　?、芙尤肴菀?，接口容易統(tǒng)一。

　　第二部分

　　1.無(wú)源節(jié)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(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有極性，可以互換;常見(jiàn)的無(wú)源節(jié)點(diǎn)信號(hào)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(zhuǎn)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(jiān)控中的傳感器：水浸傳感器、火災(zāi)報(bào)警傳感器、玻璃破碎、振動(dòng)、煙霧和凝結(jié)傳感器;(4)繼電器、干簧管的輸出;

　　2.有源節(jié)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(jié)點(diǎn)信號(hào)是：(1)把以上的干節(jié)點(diǎn)信號(hào)，接上電源，再跟電源的另外一極，作為輸出，就是有源節(jié)點(diǎn)信號(hào);工業(yè)控制上，常用的濕節(jié)點(diǎn)的電壓范圍是DC0～30V，比較標(biāo)準(zhǔn)的是DC24V;AC110～220V的輸出也可以是有源節(jié)點(diǎn)，盡管這樣做比較少。

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

　　無(wú)源：需二次儀表提供配電(DC24V)和現(xiàn)場(chǎng)儀表串聯(lián)，構(gòu)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(méi)有電流回路信號(hào)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(chǎng)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(dú)供電，信號(hào)單獨(dú)輸出的方式，也就是四線制信號(hào)方式。

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

　　有源是指各類(lèi)變送器或者信號(hào)源等設(shè)備已經(jīng)一組供電回路給它供電。直接輸出一組4～20mA正負(fù)兩線的信號(hào)回路，給采集設(shè)備直接測(cè)量。

　　無(wú)源是指各類(lèi)變送器或者信號(hào)源等設(shè)備沒(méi)有供電回路給它供電。必須要有采集設(shè)備供給它工作電源，才可以輸出一組4～20mA正負(fù)兩線的信號(hào)回路，給采集設(shè)備直接測(cè)量。