傳感器主要輸出信號(hào)類(lèi)型及特點(diǎn)
1. 模擬輸出 (Analog Output):
常見(jiàn)類(lèi)型: `0-10V` (電壓信號(hào)), `4-20mA` (電流信號(hào) - *工業(yè)領(lǐng)域最主流*)。
特點(diǎn):
連續(xù)變化: 輸出信號(hào)的大小連續(xù)、線(xiàn)性地代表被測(cè)物理量的變化(如溫度、壓力、位移等)。
接線(xiàn)簡(jiǎn)單: 通常只需兩根線(xiàn)(信號(hào)+, 信號(hào)-/地;4-20mA有時(shí)需要額外供電線(xiàn))。
直接兼容: 與絕大多數(shù)傳統(tǒng)的 PLC、DCS、顯示儀表、數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入通道直接兼容。
成本: 傳感器本身和接入設(shè)備(PLC AI模塊)通常成本較低。
簡(jiǎn)單、通用、成本低、易于理解。
劣勢(shì):
易受干擾: 電壓信號(hào)(0-10V)在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)容易受到電磁干擾影響信號(hào)精度。電流信號(hào)(4-20mA)抗干擾能力強(qiáng)很多(是首選模擬信號(hào))。
傳輸距離有限: 尤其是0-10V,長(zhǎng)距離壓降和干擾問(wèn)題顯著。4-20mA雖好,但長(zhǎng)距離(如>500m-1000m以上)線(xiàn)阻也可能導(dǎo)致接收端電壓下降,需注意接收設(shè)備的最小工作電壓。
信息量單一: 通常只傳輸一個(gè)主要的測(cè)量值。
診斷能力弱: 難以通過(guò)信號(hào)本身判斷傳感器是否故障(斷線(xiàn)或短路除外,4-20mA的0mA和超20mA有時(shí)可用于診斷)。
分辨率限制: 受限于ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的位數(shù)。
2. 數(shù)字輸出 (Digital Output):
常見(jiàn)類(lèi)型:
數(shù)字接口/總線(xiàn): `RS-485` (?;?`Modbus RTU` 等協(xié)議), `CAN` (CANopen, J1939 等), `Ethernet` (Modbus TCP/IP, EtherNet/IP, PROFINET 等), `IO-Link` (點(diǎn)對(duì)點(diǎn),到網(wǎng)關(guān)), `HART` (疊加在4-20mA上的數(shù)字信號(hào)),`USB`, `SPI`, `I2C` (后兩者通常用于板級(jí)短距離通信) 等。
脈沖/頻率輸出: 開(kāi)關(guān)量信號(hào)(如 PNP/NPN)、脈寬調(diào)制 (`PWM`)、頻率信號(hào)(輸出頻率與被測(cè)量成正比)。
特點(diǎn) (以 RS-485/CAN 等總線(xiàn)為例:
離散數(shù)據(jù)包: 以數(shù)字形式(0和1)傳輸數(shù)據(jù)包。
組網(wǎng)能力強(qiáng): 最大優(yōu)勢(shì)之一。如 RS-485 和 CAN 總線(xiàn)天然支持在一條總線(xiàn)上掛接多個(gè)傳感器(需地址區(qū)分),極大簡(jiǎn)化布線(xiàn)(如申思測(cè)控的 Sanseer-D 系列)。Ethernet 支持更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/span>
長(zhǎng)距離傳輸: 核心優(yōu)勢(shì)。RS-485/CAN 在適當(dāng)速率下輕松實(shí)現(xiàn) > 1000m 的可靠傳輸。Ethernet 使用光纖可達(dá)數(shù)公里。
抗干擾性強(qiáng): 差分信號(hào)(如 RS-485, CAN)本身具有很高的抗共模干擾能力。
信息豐富: 可傳輸多個(gè)參數(shù)(主測(cè)量值、單位、狀態(tài)、診斷信息、序列號(hào)、量程設(shè)置等)。
診斷功能強(qiáng): 可主動(dòng)上報(bào)傳感器狀態(tài)(如超量程、故障、需要校準(zhǔn)、通信錯(cuò)誤等)。
高分辨率/精度: 理論上分辨率僅受限于傳感器自身和數(shù)字位寬,避免了模擬信號(hào)傳輸和ADC引入的誤差。
優(yōu)勢(shì): 抗干擾、長(zhǎng)距離、多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)、高信息量、強(qiáng)診斷、高精度潛力大。
劣勢(shì):
系統(tǒng)復(fù)雜度: 需要額外的通信協(xié)議棧配置(地址、波特率等),調(diào)試可能比模擬信號(hào)復(fù)雜。
兼容性: 需要后端系統(tǒng)(PLC, SCADA, DCS)有對(duì)應(yīng)的數(shù)字通信接口卡(如 RS-485 端口、CAN 卡、Ethernet 卡)并支持相同的通信協(xié)議。
成本: 傳感器本身和接入設(shè)備(專(zhuān)用通信模塊、網(wǎng)關(guān))的成本通常高于模擬傳感器和普通 AI 模塊。協(xié)議授權(quán)也可能增加成本(部分現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn))。
實(shí)時(shí)性差異: 部分總線(xiàn)協(xié)議(如標(biāo)準(zhǔn) Modbus RTU)的輪詢(xún)機(jī)制可能不如模擬信號(hào)或 CAN/EtherCAT 等實(shí)時(shí)總線(xiàn)快(但對(duì)于大多數(shù)過(guò)程量監(jiān)測(cè)足夠)。