在工業控制領域，傳感器的輸出訊號是一個重要的參數，它影響著信號的傳輸距離、抗干擾能力和準確度。常見的傳感器輸出訊號有4~20mA、脈衝和RS485這三種，它們各有優劣，適用於不同的場合。本文將對這三種訊號進行比較分析，希望對選擇合適的傳感器有所幫助。

  4~20mA訊號  
4~20mA訊號是一種模擬訊號，它通過電流的大小來表示傳感器測量的物理量，如溫度、壓力、流量等，轉換為電流信號，通過電纜傳送到控制器或顯示器等設備上，實現對現場的監測和控制。

4~20mA信號的工作原理：
在變送器端（即感測器端），根據感測到的物理量大小，產生一個與之成比例的電壓或電阻變化。
通過一個特殊的放大器（稱為變送器），將這個電壓或電阻變化轉換為一個與之成比例的電流變化，並輸出到線路上。
在接收器端（即控制器或顯示器端），通過一個固定值的取壓電阻（一般為250歐姆），將這個電流變化轉換回一個與之成比例的電壓變化。
通過一個模擬/數字轉換器（AD轉換器），將這個電壓變化轉換為一個數字信號，並輸入到控制邏輯或顯示單元中。

例如假設有一個溫度感測器，它可以將0~100攝氏度的溫度範圍轉換為0~5伏特的電壓範圍，如果我們想用4~20mA信號來傳輸這個溫度信息，我們需要在感測器後面加上一個變送器，這個變送器要能夠實現以下功能：當感測到0攝氏度時，輸出4毫安;當感測到100攝氏度時，輸出20毫安;當感測到中間值時，按照線性關係計算出相應的毫安

4~20mA訊號優點：

• 由於電流是恆定的，所以不受電阻、電壓和線路長度等因素的影響，可以保證訊號在長距離傳輸中不失真。
• 由於最小值為4mA，而非0mA，所以可以區分開路和短路故障。
• 可以實現兩線制連接，節省線路成本。

4~20mA訊號缺點：

• 不能實現多點通訊，只能一對一連接。
• 需要額外提供電源供給。
• 對於高頻率或高精度的測量不太適合。

  脈衝訊號  
脈衝訊號是一種在時間上有明顯變化的電信號，它通常由一系列的高低電平組成，每個電平持續一定的時間。脈衝訊號可以用來傳遞數位資訊，例如二進位碼或邏輯狀態，也可以用來控制開關裝置或計時器等。

脈衝訊號的工作原理：
是利用電路中的元件對不同電平的反應特性，例如電阻、電容、電感、二極體、晶體管等。這些元件可以對脈衝信號產生放大、整形、延遲、調製、解調等效果，從而實現不同的功能。
例如，一個簡單的閘控放大器可以用來將一個弱的脈衝信號放大到足夠驅動其他裝置的程度；一個簡單的整流器可以用來將一個交流脈衝信號轉換成直流脈衝信號；一個簡單的觸發器可以用來將一個連續的脈衝信號轉換成單次或多次的輸出。

脈衝訊號優點：

• 可以實現高速或高精度的測量。
• 可以實現多點通訊，節省線路成本。
• 不需要額外提供電源供給。

脈衝訊號缺點：

• 容易受到外界干擾或雜訊影響，造成數據丟失或錯誤。
• 需要特殊的解碼器或計數器來接收和解析。
• 在長距離傳輸中容易失真。

  RS485訊號  
RS485訊號是一種串行通訊協議，它通過差分方式來表示二進制數據，可以實現多點、長距離、高速的數據交換。

RS485訊號的工作原理：
採用平衡發送和差分接收方式，也就是說，它使用兩條對稱的電纜來傳輸數據，每條電纜上都有一個相反的電壓信號，這兩個訊號之間的電壓差值代表了邏輯0或邏輯1。這種方式可以有效地抵抗外界的電磁干擾和共模干擾，提高通訊的可靠性和穩定性。

RS485訊號優點：

• 具有很強的抗干擾能力和抗共模干擾能力。
• 可以實現多點通訊，最多可連接32個節點。
• 在長距離傳輸中具有很好的穩定性和可靠性。

RS485訊號缺點：

• 需要額外提供電源供給。
• 需要特殊的轉換器或驅動器來接收和發送。
• 需要配置相同的波特率、數據位、停止位。