一文讀懂傳感器技術(shù)中的有源信號和無源信號

　　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(shè)備有獨(dú)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(shè)備本身無獨(dú)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

　?、賹τ谟性葱盘柕牟杉芎唵危紫纫油ㄐ盘栐丛O(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)端分別與信號源設(shè)備的正端和負(fù)端對應(yīng)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(dú)立的工作電源，當(dāng)它需要輸出4-20mA信號時，它的工作電壓需要外部設(shè)備來提供。這個DC24V電源可以是獨(dú)立電源，也可以是無源信號采集設(shè)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(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信號輸入端正極，采集設(shè)備4-20mA信號輸入端負(fù)極接DC24V電源負(fù)極，這樣就形成完整的回路。

　　(二)有源接點和無源接點(開關(guān)量)

　　(1)無源接點的定義

　　無源接點俗稱干接點或無源開關(guān)，干接點是一種電氣開關(guān)，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

　?、俑鞣N開關(guān)如：限位開關(guān)、行程開關(guān)、腳踏開關(guān)、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、溫度開關(guān)、液位開關(guān)等;

　　②各種按鍵;

　?、鄹鞣N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(zāi)報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結(jié)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(guān)，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

　?、侔岩陨系母山狱c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(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。

　?、诎裈TL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(gòu)成回路;244、245也可以跟gnd構(gòu)成回路;才能驅(qū)動遠(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。

　?、菁t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(lǐng)域應(yīng)用中，因無源接點(干接點)無極性限制，其數(shù)量遠(yuǎn)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(guān)量數(shù)量多。

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

　?、芙尤肴菀祝涌谌菀捉y(tǒng)一。

　　第二部分

　　1.無源節(jié)點的定義：無源開關(guān);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(guān)如：限位開關(guān)、行程開關(guān)、腳踏開關(guān)、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、溫度開關(guān)、液位開關(guān)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(zāi)報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結(jié)傳感器;(4)繼電器、干簧管的輸出;

　　2.有源節(jié)點的定義是：有源開關(guān);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(biāo)準(zhǔn)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(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(dú)供電，信號單獨(dú)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(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)兩線的信號回路，給采集設(shè)備直接測量。

　　無源是指各類變送器或者信號源等設(shè)備沒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)兩線的信號回路，給采集設(shè)備直接測量。