在现代工业控制系统中，4-20 mA电流环路发送器一直是在控制中心和现场传感器/执行器之间进行数据传输最为常用的发送器，主要是因其便于安装、使用和维护。随着气动信号被用于控制执行器，并在早期工业自动化现场作为比例控制之后，4-20 mA电流环路发送器开始被大量应用[1]。典型的压力范围是3 PSI – 15 PSI，其中3 PSI代表零度输入/输出，15 PSI代表满量输入/输出。如果气动管路发生破裂，压力将降至0 PSI，表示出现需要修复的故障。电子化开始普及之后，气动管路逐渐被替代，取而代之的是由放大器、晶体管和其他分立电子元件组成的4-20 mA电流环路。
您可能会问“为什么要使用电流环路？”基尔霍夫定律中指出电流在闭合环路中是恒定的。由此便可以在很长的距离内使用4-20 mA电流环路，而且环路中任一点的电流都是恒定的，不受导线电阻的影响。当然，欧姆定律有效性的前提是具备充分的环路电压。类似于气动系统，线路断裂或断开会使环路电流降为0 mA，必须对故障进行修复。另外，电流环路还可以相对简单地防止电气暂态导致的破坏，而且对无线电频率干扰或电磁干扰也具备天然的抵抗能力[2]。
最常见的4-20 mA发送器类型是双线拓扑，或双线传感器发送器（见图1）。
图 1
带有双线模拟输入模块的简化双线4-20 mA传感器发送器
双线传感器发送器用于将现场的物理参数发送回模拟输入模块，以进行处理和控制。物理参数包括压力、位置、温度、电平、应变、荷载、流量、成分/杂质等。正如产品名称的表述一样，该款发送器为双线。因此，传感器的电源线与传送4-20 mA信号的两条线路相同，这也是双线4-20 mA发送器的主要设计要求。传感器、传感器调理电路和4-20 mA传送电路的工作电流必须小于4 mA，否则发送器便无法输出4 mA零度电平[3]。
请注意，VLOOP GND不是双线发送器的接线。因此，发送器必须创建一条局部接地线(GND)或双线GND。当发送器输出电流改变接收器阻抗回输(RTN)接头的电压时，该双线GND必须相对VLOOP GND上下浮动[3]。如果传感器可以电气性连接至相对VLOOP GND的电势，则此时需要采取隔离措施。该情形在热耦传感器发送器中比较常见，因为热电偶通常热短接或电气性短接至其所测量温度的材料。
双线发送器只有一种可行性隔离拓扑：输入隔离双线发送器（见图2）。输入隔离双线发送器从环形电源生成一个局部隔离电源，该环形电源为传感器、传感器调理电路和隔离通信供电。隔离势垒与发送器输出级之间最常用的数据传送方法是数字隔离宽脉调制、单线或串行外围接口(SPI)的信号。
图 2
简化的输入隔离双线4-20 ma传感器发送器
如上文所述，双线传感器发送器具有一定的局限性，主要原因是传感器发送器的总消耗电流必须小于4mA。这就意味着很多类型的传感器无法使用，包括不限制电桥电流的低电阻电桥（例如100 Ω、120 Ω、350 Ω），因其会降低电桥的敏感性和精确度。三线传感器发送器拓扑（见图3）支持工作电流超过4mA的传感器发送器设计。
图 3
简化的三线4-20 mA传感器发送器（双线模拟输入模块）
三线传感器发送器从三线模拟输入模块接收供电，与GND连接以支持传感器和调理电路的供电要求。这样可使传感器功率达到要求的水平，同时不会对传感器的输出范围造成影响（保持欧姆定律）。这样还可以使三线发送器创建0-20 mA和0-24 mA等常用的输出电流范围。当需要电压输出时（例如 0-10 V、±10 V），也会使用到三线传感器发送器。
如果传感器必须与模拟输出模块供电和GND电势隔离，三线发送器则也有一个隔离拓扑：输入隔离三线发送器。输入隔离三线发送器的隔离结构与输入隔离双线发送器相类似。在传感器信息经隔离势垒发送至三线发送器输出级之前，会为传感器和传感器调理电路生成一个局部隔离供电。
⑴广州地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简单计算广州地区峰值日照时数约为3.424h;
⑵负载日耗电量==12.2AH
⑶所需太阳能组件的总充电电流=1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A
在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。
⑷太阳能组件的最少总功率数=17.2×5.9=102W
选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
蓄电池选型
蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。
根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充满情况下，可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量：
12.2×(7+1)=97.6(AH)，选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。
太阳能电池组件支架
倾角设计
为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。
关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为广州地区，依据本次设计参考相关文献中的资料[1]，选定太阳能电池组件支架倾角为16o。
抗风设计
在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。
⑴太阳能电池组件支架的抗风设计
依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s(相当于十级台风)，根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
故障原因：地线干扰
一次市电正常，大家都能正常上网，可UPS总是跳转到电池组供电模式。在此模式下，蜂鸣总是不断地鸣叫提示。我们马上组织人员检查电路，分析故障原因。最后和机房的立式空调联系起来了，每次启动空调不一会，就自动转为电池组供电。显然这是市电输出受到大功率空调机影响所致。但是他们是分开两路单独供电的，是从不同的配电室里面的配电盘接来的，怎么会产生互相干扰呢？
带着这样的疑问，电工就顺着电线打开天花板、地板、接线盒等逐点进行排查。看是不是什么地方电路虚接到一起了，最后发现它们的零线和地线接到了一块。如此模糊的干扰，对UPS的影响都能被体现到，果然是个精密设备，不能有一点的含糊。
我们决定对空调的地线进行分开处理。分开零线和地线后，再启动空调，发现没有再出现UPS跳转电池组的情况。那么以前怎么没有表现出来呢？我们分析认为是2007年夏天太热了，空调满负荷运转，加大了功率消耗。
电源的质量对企业网络能否稳定、安全至关重要。但网络电源安全实际上还有很多属性，如高性能、可扩展性、可靠性、功能性、准确性和可用性等。为了使企业网络电源能持续稳定地运行下去，除了平常的规范使用外，周期性地利用各种测试工具，对网络电源环境实施维护测试也是必须的。整个机房供电安全系统，需要技术人员认真维护，并要做好日常排查工作，及时发现问题，分析处理非计划停机造成的影响等。
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