Għaliex 4-20mA?

X'inhu 4-20mA?

L-istandard tas-sinjal 4-20mA DC (1-5V DC) huwa definit mill-Kummissjoni Elettroteknika Internazzjonali (IEC) u jintuża għal sinjali analogi f'sistemi ta 'kontroll tal-proċess.

B'mod ġenerali, il-kurrent tas-sinjal għall-istrumenti u l-miters huwa ssettjat għal 4-20mA, b'4mA li jirrappreżenta l-kurrent minimu u 20mA li jirrappreżenta l-kurrent massimu.

Għaliex hija l-output kurrenti?

F'ambjenti industrijali, l-użu ta 'amplifikatur tas-sinjali biex jikkundizzjona u jittrasmetti sinjali fuq distanzi twal bl-użu ta' sinjali ta 'vultaġġ jista' jwassal għal diversi kwistjonijiet. L-ewwel, is-sinjali tal-vultaġġ trażmessi fuq kejbils jistgħu jkunu suxxettibbli għall-interferenza tal-istorbju. It-tieni, ir-reżistenza distribwita tal-linji ta 'trażmissjoni tista' tikkawża tnaqqis fil-vultaġġ. It-tielet, li tipprovdi qawwa lill-amplifikatur tas-sinjal fil-qasam tista 'tkun ta' sfida.

Biex jiġu indirizzati dawn il-kwistjonijiet u jiġi minimizzat l-impatt tal-istorbju, il-kurrent jintuża biex jittrasmetti sinjali minħabba li huwa inqas sensittiv għall-istorbju. Il-linja tal-kurrent 4-20mA tuża 4mA biex tirrappreżenta sinjal żero u 20mA biex tirrappreżenta sinjal fuq skala sħiħa, b'sinjali taħt 4mA u 'l fuq minn 20mA użati għal diversi allarmi ta' ħsara.

Għaliex nużaw 4-20mA DC (1-5V DC)?

L-istrumenti tal-qasam jistgħu jimplimentaw sistema b'żewġ wajers, fejn il-provvista tal-enerġija u t-tagħbija huma konnessi f'serje b'punt komuni, u żewġ wajers biss jintużaw għall-komunikazzjoni tas-sinjali u l-provvista tal-enerġija bejn it-trasmettitur tal-kamp u l-istrument tal-kamra tal-kontroll. L-użu ta 'sinjal ta' 4mA DC bħala l-kurrent tal-bidu jipprovdi kurrent operattiv statiku lit-trasmettitur, u l-issettjar tal-punt żero elettriku f'4mA DC, li ma jikkoinċidix mal-punt żero mekkaniku, jippermetti l-iskoperta ta 'ħsarat bħal telf ta' enerġija u waqfiet tal-kejbil . Barra minn hekk, is-sistema b'żewġ wajers hija adattata għall-użu ta 'barrieri ta' sikurezza, li tgħin fil-protezzjoni tal-isplużjoni.

L-istrumenti tal-kamra tal-kontroll jużaw trażmissjoni tas-sinjali b'vultaġġ parallel, fejn strumenti li jappartjenu għall-istess sistema ta 'kontroll jaqsmu terminal komuni, li jagħmilha konvenjenti għall-ittestjar tal-istrumenti, aġġustament, interfaces tal-kompjuter, u apparat ta' allarm.

Ir-raġuni għall-użu ta '4-20mA DC għall-komunikazzjoni tas-sinjali bejn l-istrumenti tal-qasam u l-istrumenti tal-kamra tal-kontroll hija li d-distanza bejn il-qasam u l-kamra tal-kontroll tista' tkun sinifikanti, li twassal għal reżistenza ogħla tal-kejbil. It-trażmissjoni tas-sinjali tal-vultaġġ fuq distanzi twal tista 'tirriżulta fi żbalji sinifikanti minħabba l-waqgħa tal-vultaġġ ikkawżata mir-reżistenza tal-kejbil u r-reżistenza tad-dħul tal-istrument li jirċievi. L-użu ta 'sinjal ta' sors ta 'kurrent kostanti għal trażmissjoni mill-bogħod jiżgura li l-kurrent fil-linja jibqa' mhux mibdul irrispettivament mit-tul tal-kejbil, li jiggarantixxi l-eżattezza tat-trażmissjoni.

Ir-raġuni għall-użu ta 'sinjal 1-5V DC għall-interkonnessjoni bejn l-istrumenti tal-kamra tal-kontroll hija li tiffaċilita strumenti multipli li jirċievu l-istess sinjal u li tgħin fil-wajers u li jiffurmaw diversi sistemi ta' kontroll kumplessi. Jekk sors ta 'kurrent jintuża bħala s-sinjal ta' interkonnessjoni, meta strumenti multipli jirċievu l-istess sinjal simultanjament, ir-reżistenzi tad-dħul tagħhom għandhom ikunu konnessi f'serje. Dan jaqbeż il-kapaċità tat-tagħbija ta 'l-istrument li jittrasmetti, u l-potenzjali ta' l-art tas-sinjal ta 'l-istrumenti li jirċievu jkunu differenti, jintroduċu interferenza u jipprevjenu provvista ta' enerġija ċentralizzata.

L-użu ta 'sinjal ta' sors ta 'vultaġġ għall-interkonnessjoni jeħtieġ il-konverżjoni tas-sinjal kurrenti użat għall-komunikazzjoni ma' strumenti tal-kamp f'sinjal ta 'vultaġġ. L-aktar metodu sempliċi huwa li tikkonnettja resistor standard ta '250 ohm f'serje fiċ-ċirkwit tat-trażmissjoni kurrenti, li tikkonverti 4-20mA DC għal 1-5V DC. Tipikament, dan il-kompitu jitwettaq minn trasmettitur.

Din id-dijagramma tuża resistor ta '250 ohm biex tikkonverti s-sinjal kurrenti ta' 4-20mA f'sinjal ta 'vultaġġ 1-5V, u mbagħad tuża filtru RC u dajowd imqabbad mal-pin ta' konverżjoni AD tal-mikrokontrollur.

“Hawn mehmuża dijagramma ta’ ċirkwit sempliċi biex tikkonverti sinjal kurrenti ta’ 4-20mA f’sinjal ta’ vultaġġ:

Għaliex it-trasmettitur jintgħażel biex juża sinjal DC 4-20mA għat-trażmissjoni?

1. Konsiderazzjonijiet ta 'sikurezza għal ambjenti perikolużi: Is-sikurezza f'ambjenti perikolużi, partikolarment għal strumenti li ma jagħmlux splużjoni, teħtieġ li jiġi minimizzat il-konsum tal-enerġija statika u dinamika meħtieġ biex l-istrument jinżamm jaħdem. Trasmettituri li joħorġu sinjal standard DC 4-20mA tipikament jużaw provvista ta 'enerġija DC 24V. L-użu tal-vultaġġ DC huwa prinċipalment minħabba li jelimina l-ħtieġa għal capacitors u indutturi kbar u jiffoka fuq il-capacitance distribwita u l-inductance tal-wajers ta 'konnessjoni bejn it-trasmettitur u l-istrument tal-kamra tal-kontroll, li huwa ħafna inqas mill-kurrent tat-tqabbid tal-gass tal-idroġenu.

2. It-trasmissjoni tas-sors kurrenti hija ppreferuta fuq is-sors tal-vultaġġ: F'każijiet fejn id-distanza bejn il-qasam u l-kamra tal-kontroll hija konsiderevoli, l-użu ta 'sinjali tas-sors tal-vultaġġ għat-trasmissjoni jista' jintroduċi żbalji sinifikanti minħabba l-waqgħa tal-vultaġġ ikkawżata mir-reżistenza tal-kejbil u l-input reżistenza tal-istrument li jirċievi. L-użu ta 'sinjal tas-sors kurrenti għat-trażmissjoni mill-bogħod jiżgura li l-kurrent fil-linja jibqa' kostanti, irrispettivament mit-tul tal-kejbil, u b'hekk tinżamm l-eżattezza tat-trażmissjoni.

3. L-għażla ta '20mA bħala l-kurrent massimu: L-għażla ta' kurrent massimu ta '20mA hija bbażata fuq kunsiderazzjonijiet ta' sigurtà, prattiċità, konsum ta 'enerġija u spiża. Strumenti kontra l-isplużjoni jistgħu jużaw biss vultaġġ baxx u kurrent baxx. Il-kurrent 4-20mA u 24V DC huma sikuri għall-użu fil-preżenza ta 'gassijiet li jaqbdu. Il-kurrent tat-tqabbid għall-gass tal-idroġenu b'24V DC huwa 200mA, ogħla b'mod sinifikanti minn 20mA. Barra minn hekk, jitqiesu fatturi bħad-distanza bejn l-istrumenti tas-sit tal-produzzjoni, it-tagħbija, il-konsum tal-enerġija, ir-rekwiżiti tal-komponenti elettroniċi u r-rekwiżiti tal-provvista tal-enerġija.

4. L-għażla ta '4mA bħala l-kurrent tal-bidu: Ħafna trasmettituri li joħorġu 4-20mA joperaw f'sistema b'żewġ wajers, fejn il-provvista tal-enerġija u t-tagħbija huma konnessi f'serje b'punt komuni, u żewġ wajers biss jintużaw għall-komunikazzjoni tas-sinjali u provvista ta 'enerġija bejn it-trasmettitur tal-kamp u l-istrument tal-kamra tal-kontroll. L-għażla ta 'kurrent tal-bidu ta' 4mA hija essenzjali biex iċ-ċirkwit tat-trasmettitur jaħdem. Kurrent tal-bidu ta '4mA, li ma jikkoinċidix mal-punt żero mekkaniku, jipprovdi "punt żero attiv" li jgħin biex jidentifika ħsarat bħal telf ta' enerġija u waqfiet tal-kejbil.

L-użu ta 'sinjali 4-20mA jiżgura interferenza minima, sigurtà u affidabilità, li jagħmilha l-istandard adottat b'mod wiesa' fl-applikazzjonijiet industrijali. Madankollu, formati oħra ta 'sinjal tal-ħruġ, bħal 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V, u 0-10V, jintużaw ukoll biex jimmaniġġjaw aħjar is-sinjali tas-sensorju u jappoġġaw diversi sistemi ta' kontroll.