Pse 4-20 mA?

Çfarë është 4-20 mA?

Standardi i sinjalit 4-20 mA DC (1-5V DC) është përcaktuar nga Komisioni Ndërkombëtar Elektroteknik (IEC) dhe përdoret për sinjalet analoge në sistemet e kontrollit të procesit.

Në përgjithësi, rryma e sinjalit për instrumentet dhe njehsorët është vendosur në 4-20mA, ku 4mA përfaqëson rrymën minimale dhe 20mA përfaqëson rrymën maksimale.

Pse është prodhimi aktual?

Në mjediset industriale, përdorimi i një përforcuesi sinjali për të kushtëzuar dhe transmetuar sinjale në distanca të gjata duke përdorur sinjalet e tensionit mund të çojë në disa probleme. Së pari, sinjalet e tensionit të transmetuara përmes kabllove mund të jenë të ndjeshme ndaj ndërhyrjeve të zhurmës. Së dyti, rezistenca e shpërndarë e linjave të transmetimit mund të shkaktojë rënie të tensionit. Së treti, sigurimi i fuqisë për përforcuesin e sinjalit në terren mund të jetë sfidues.

Për të adresuar këto çështje dhe për të minimizuar ndikimin e zhurmës, rryma përdoret për të transmetuar sinjale sepse është më pak e ndjeshme ndaj zhurmës. Liku i rrymës 4-20mA përdor 4mA për të përfaqësuar sinjalin zero dhe 20mA për të përfaqësuar sinjalin në shkallë të plotë, me sinjale nën 4mA dhe mbi 20mA të përdorura për alarme të ndryshme gabimesh.

Pse përdorim 4-20 mA DC (1-5V DC)?

Instrumentet në terren mund të zbatojnë një sistem me dy tela, ku furnizimi me energji elektrike dhe ngarkesa janë të lidhura në seri me një pikë të përbashkët, dhe vetëm dy tela përdoren për komunikimin e sinjalit dhe furnizimin me energji midis transmetuesit të fushës dhe instrumentit të dhomës së kontrollit. Përdorimi i një sinjali 4 mA DC si rrymë fillestare siguron rrymë statike funksionimi për transmetuesin dhe vendosja e pikës zero elektrike në 4 mA DC, e cila nuk përkon me pikën zero mekanike, lejon zbulimin e defekteve të tilla si humbja e energjisë dhe prishjet e kabllove . Për më tepër, sistemi me dy tela është i përshtatshëm për përdorimin e barrierave të sigurisë, duke ndihmuar në mbrojtjen nga shpërthimi.

Instrumentet e dhomës së kontrollit përdorin transmetimin e sinjalit paralel me tension, ku instrumentet që i përkasin të njëjtit sistem kontrolli ndajnë një terminal të përbashkët, duke e bërë atë të përshtatshëm për testimin e instrumenteve, rregullimin, ndërfaqet kompjuterike dhe pajisjet e alarmit.

Arsyeja për përdorimin e 4-20 mA DC për komunikimin e sinjalit midis instrumenteve në terren dhe instrumenteve të dhomës së kontrollit është se distanca midis fushës dhe dhomës së kontrollit mund të jetë e rëndësishme, duke çuar në rezistencë më të lartë kabllore. Transmetimi i sinjaleve të tensionit në distanca të gjata mund të rezultojë në gabime të konsiderueshme për shkak të rënies së tensionit të shkaktuar nga rezistenca e kabllit dhe rezistenca e hyrjes së instrumentit marrës. Përdorimi i një sinjali të burimit të rrymës konstante për transmetimin në distancë siguron që rryma në lak të mbetet e pandryshuar pavarësisht nga gjatësia e kabllit, duke garantuar saktësinë e transmetimit.

Arsyeja e përdorimit të një sinjali 1-5V DC për ndërlidhjen midis instrumenteve të dhomës së kontrollit është për të lehtësuar instrumentet e shumta që marrin të njëjtin sinjal dhe për të ndihmuar në instalimin e kabllove dhe formimin e sistemeve të ndryshme komplekse të kontrollit. Nëse një burim rrymë përdoret si sinjal i ndërlidhjes, kur shumë instrumente marrin të njëjtin sinjal njëkohësisht, rezistenca e tyre hyrëse duhet të lidhet në seri. Kjo do të tejkalonte kapacitetin e ngarkesës së instrumentit transmetues dhe potencialet e tokës së sinjalit të instrumenteve marrës do të ishin të ndryshme, duke sjellë ndërhyrje dhe duke parandaluar furnizimin e centralizuar të energjisë.

Përdorimi i një sinjali të burimit të tensionit për ndërlidhje kërkon konvertimin e sinjalit aktual të përdorur për komunikimin me instrumentet e terrenit në një sinjal tensioni. Metoda më e thjeshtë është lidhja e një rezistence standarde 250 ohm në seri në qarkun aktual të transmetimit, duke konvertuar 4-20 mA DC në 1-5V DC. Në mënyrë tipike, kjo detyrë kryhet nga një transmetues.

Ky diagram përdor një rezistencë 250 ohm për të kthyer sinjalin aktual 4-20 mA në një sinjal të tensionit 1-5V dhe më pas përdor një filtër RC dhe një diodë të lidhur me pinin e konvertimit të mikrokontrolluesit.

"Këtu është bashkangjitur një diagram i thjeshtë qarku për konvertimin e një sinjali aktual 4-20 mA në një sinjal tensioni:

Pse transmetuesi është zgjedhur për të përdorur një sinjal DC 4-20 mA për transmetim?

1. Konsideratat e sigurisë për mjediset e rrezikshme: Siguria në mjedise të rrezikshme, veçanërisht për instrumentet kundër shpërthimit, kërkon minimizimin e konsumit të energjisë statike dhe dinamike të nevojshme për të mbajtur instrumentin në funksion. Transmetuesit që nxjerrin një sinjal standard DC 4-20mA zakonisht përdorin një furnizim me energji 24V DC. Përdorimi i tensionit DC është kryesisht sepse eliminon nevojën për kondensatorë dhe induktorë të mëdhenj dhe fokusohet në kapacitetin dhe induktivitetin e shpërndarë të telave lidhës midis transmetuesit dhe instrumentit të dhomës së kontrollit, i cili është shumë më i ulët se rryma e ndezjes së gazit hidrogjen.

2. Transmetimi i burimit aktual preferohet mbi burimin e tensionit: Në rastet kur distanca midis fushës dhe dhomës së kontrollit është e konsiderueshme, përdorimi i sinjaleve të burimit të tensionit për transmetim mund të sjellë gabime të konsiderueshme për shkak të rënies së tensionit të shkaktuar nga rezistenca e kabllit dhe hyrja. rezistenca e instrumentit marrës. Përdorimi i një sinjali të burimit aktual për transmetimin në distancë siguron që rryma në lak të mbetet konstante, pavarësisht nga gjatësia e kabllit, duke ruajtur kështu saktësinë e transmetimit.

3. Zgjedhja e 20 mA si rrymë maksimale: Zgjedhja e një rryme maksimale prej 20 mA bazohet në konsideratat e sigurisë, prakticitetit, konsumit të energjisë dhe kostos. Instrumentet rezistente ndaj shpërthimit mund të përdorin vetëm tension të ulët dhe rrymë të ulët. Rryma 4-20mA dhe 24V DC janë të sigurta për përdorim në prani të gazrave të ndezshëm. Rryma e ndezjes për gazin hidrogjen me 24V DC është 200 mA, dukshëm më e lartë se 20 mA. Përveç kësaj, merren parasysh faktorë të tillë si distanca midis instrumenteve të vendit të prodhimit, ngarkesa, konsumi i energjisë, kërkesat e komponentëve elektronikë dhe kërkesat e furnizimit me energji elektrike.

4. Zgjedhja e 4 mA si rrymë fillestare: Shumica e transmetuesve që nxjerrin 4-20 mA funksionojnë në një sistem me dy tela, ku furnizimi me energji dhe ngarkesa janë të lidhura në seri me një pikë të përbashkët dhe vetëm dy tela përdoren për komunikimin e sinjalit. dhe furnizimi me energji elektrike ndërmjet transmetuesit në terren dhe instrumentit të dhomës së kontrollit. Zgjedhja e një rryme fillestare 4 mA është thelbësore për funksionimin e qarkut të transmetuesit. Një rrymë fillestare 4 mA, që nuk përkon me pikën zero mekanike, siguron një "pikë zero aktive" që ndihmon në identifikimin e defekteve të tilla si humbja e energjisë dhe prishjet e kabllove.

Përdorimi i sinjaleve 4-20 mA siguron ndërhyrje minimale, siguri dhe besueshmëri, duke e bërë atë standardin e miratuar gjerësisht në aplikimet industriale. Megjithatë, formate të tjera të sinjalit të daljes, të tilla si 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V dhe 0-10V, përdoren gjithashtu për të trajtuar më mirë sinjalet e sensorëve dhe për të mbështetur sisteme të ndryshme kontrolli.