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一文读懂传感器技术中的有源和无源信号

1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



有源信号: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。


无源信号: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。


无源接点



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



  • 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。

  • 各种按键。

  • 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



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常见的有源接点信号



  • 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。

  • 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。

  • NPN三极管的集电极输出和VCC。

  • 达林顿管的集电极输出和VCC。

  • 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。