Bakit 4-20mA?

Ano ang 4-20mA?

Ang 4-20mA DC (1-5V DC) signal standard ay tinukoy ng International Electrotechnical Commission (IEC) at ginagamit para sa mga analog signal sa mga process control system.

Sa pangkalahatan, ang kasalukuyang signal para sa mga instrumento at metro ay nakatakda sa 4-20mA, na may 4mA na kumakatawan sa pinakamababang kasalukuyang at 20mA na kumakatawan sa pinakamataas na kasalukuyang.

Bakit kasalukuyang output?

Sa mga pang-industriyang setting, ang paggamit ng signal amplifier upang magkondisyon at magpadala ng mga signal sa malalayong distansya gamit ang mga signal ng boltahe ay maaaring humantong sa ilang mga isyu.Una, ang mga signal ng boltahe na ipinadala sa mga cable ay maaaring maging madaling kapitan sa pagkagambala ng ingay.Pangalawa, ang distributed resistance ng transmission lines ay maaaring maging sanhi ng pagbagsak ng boltahe.Pangatlo, ang pagbibigay ng kapangyarihan sa signal amplifier sa field ay maaaring maging mahirap.

Upang matugunan ang mga isyung ito at mabawasan ang epekto ng ingay, ginagamit ang kasalukuyang upang magpadala ng mga signal dahil hindi ito gaanong sensitibo sa ingay.Ang kasalukuyang loop na 4-20mA ay gumagamit ng 4mA para kumatawan sa zero signal at 20mA para kumatawan sa full-scale na signal, na may mga signal na mas mababa sa 4mA at higit sa 20mA na ginagamit para sa iba't ibang fault alarm.

Bakit namin ginagamit ang 4-20mA DC (1-5V DC)?

Ang mga instrumento sa field ay maaaring magpatupad ng isang two-wire system, kung saan ang power supply at load ay konektado sa serye na may isang karaniwang punto, at dalawang wire lamang ang ginagamit para sa signal communication at power supply sa pagitan ng field transmitter at ng control room instrument.Ang paggamit ng 4mA DC signal bilang ang panimulang kasalukuyang ay nagbibigay ng static na operating current sa transmitter, at ang pagtatakda ng electrical zero point sa 4mA DC, na hindi tumutugma sa mechanical zero point, ay nagbibigay-daan para sa pagtuklas ng mga pagkakamali tulad ng pagkawala ng kuryente at pagkasira ng cable .Bukod pa rito, ang two-wire system ay angkop para sa paggamit ng mga hadlang sa kaligtasan, na tumutulong sa proteksyon ng pagsabog.

Gumagamit ang mga instrumento ng control room ng boltahe-parallel signal transmission, kung saan ang mga instrumento na kabilang sa parehong control system ay nagbabahagi ng isang karaniwang terminal, na ginagawang maginhawa para sa pagsubok ng instrumento, pagsasaayos, mga interface ng computer, at mga aparatong alarma.

Ang dahilan ng paggamit ng 4-20mA DC para sa komunikasyon ng signal sa pagitan ng mga instrumento sa field at mga instrumento sa control room ay ang distansya sa pagitan ng field at control room ay maaaring maging makabuluhan, na humahantong sa mas mataas na resistensya ng cable.Ang pagpapadala ng mga signal ng boltahe sa malalayong distansya ay maaaring magresulta sa mga makabuluhang error dahil sa pagbaba ng boltahe na dulot ng resistensya ng cable at ang input resistance ng tumatanggap na instrumento.Ang paggamit ng patuloy na kasalukuyang source signal para sa malayuang paghahatid ay nagsisiguro na ang kasalukuyang nasa loop ay nananatiling hindi nagbabago anuman ang haba ng cable, na ginagarantiyahan ang katumpakan ng paghahatid.

Ang dahilan para sa paggamit ng 1-5V DC signal para sa interconnection sa pagitan ng mga instrumento ng control room ay upang mapadali ang maramihang mga instrumento sa pagtanggap ng parehong signal at upang tumulong sa mga wiring at pagbuo ng iba't ibang mga kumplikadong control system.Kung ang isang kasalukuyang pinagmumulan ay ginagamit bilang signal ng interconnection, kapag ang maraming mga instrumento ay tumatanggap ng parehong signal nang sabay-sabay, ang kanilang mga input resistance ay dapat na konektado sa serye.Ito ay lalampas sa kapasidad ng pagkarga ng instrumento sa pagpapadala, at ang mga potensyal na ground ng signal ng mga instrumento sa pagtanggap ay magiging iba, na nagpapakilala ng interference at pumipigil sa sentralisadong supply ng kuryente.

Ang paggamit ng signal ng pinagmulan ng boltahe para sa interconnection ay nangangailangan ng pag-convert ng kasalukuyang signal na ginagamit para sa komunikasyon sa mga instrumento sa field sa isang signal ng boltahe.Ang pinakasimpleng paraan ay upang ikonekta ang isang karaniwang 250-ohm risistor sa serye sa kasalukuyang transmission circuit, na nagko-convert ng 4-20mA DC sa 1-5V DC.Karaniwan, ang gawaing ito ay nagagawa ng isang transmitter.

Gumagamit ang diagram na ito ng 250-ohm resistor upang i-convert ang kasalukuyang signal ng 4-20mA sa isang 1-5V na boltahe na signal, at pagkatapos ay gumagamit ito ng RC filter at isang diode na konektado sa AD conversion pin ng microcontroller.

"Narito ang isang simpleng circuit diagram para sa pag-convert ng isang 4-20mA kasalukuyang signal sa isang boltahe signal:

Bakit pinili ang transmitter na gumamit ng 4-20mA DC signal para sa paghahatid?

1. Mga pagsasaalang-alang sa kaligtasan para sa mga mapanganib na kapaligiran: Ang kaligtasan sa mga mapanganib na kapaligiran, lalo na para sa mga instrumentong hindi lumalaban sa pagsabog, ay nangangailangan ng pagliit ng static at dynamic na pagkonsumo ng kuryente na kinakailangan upang mapanatiling gumagana ang instrumento.Ang mga transmiter na naglalabas ng 4-20mA DC standard na signal ay karaniwang gumagamit ng 24V DC power supply.Ang paggamit ng DC boltahe ay higit sa lahat dahil inaalis nito ang pangangailangan para sa malalaking capacitor at inductors at nakatutok sa ipinamahagi na capacitance at inductance ng mga connecting wire sa pagitan ng transmitter at ng instrumento ng control room, na mas mababa kaysa sa kasalukuyang ignition ng hydrogen gas.

2. Mas gusto ang kasalukuyang source transmission kaysa boltahe source: Sa mga kaso kung saan malaki ang distansya sa pagitan ng field at control room, ang paggamit ng mga signal ng source ng boltahe para sa transmission ay maaaring magpakilala ng mga makabuluhang error dahil sa pagbaba ng boltahe na dulot ng cable resistance at input. paglaban ng tumatanggap na instrumento.Ang paggamit ng kasalukuyang pinagmumulan ng signal para sa malayuang paghahatid ay nagsisiguro na ang kasalukuyang nasa loop ay nananatiling pare-pareho, anuman ang haba ng cable, sa gayon ay pinapanatili ang katumpakan ng paghahatid.

3. Ang pagpili ng 20mA bilang pinakamataas na kasalukuyang: Ang pagpili ng pinakamataas na kasalukuyang ng 20mA ay batay sa mga pagsasaalang-alang sa kaligtasan, pagiging praktiko, paggamit ng kuryente, at gastos.Ang mga instrumentong lumalaban sa pagsabog ay maaari lamang gumamit ng mababang boltahe at mababang kasalukuyang.Ang kasalukuyang 4-20mA at 24V DC ay ligtas para sa paggamit sa pagkakaroon ng mga nasusunog na gas.Ang kasalukuyang ignition para sa hydrogen gas na may 24V DC ay 200mA, mas mataas kaysa sa 20mA.Bukod pa rito, isinasaalang-alang ang mga salik gaya ng distansya sa pagitan ng mga instrumento sa site ng produksyon, pagkarga, pagkonsumo ng kuryente, mga kinakailangan sa electronic na bahagi, at mga kinakailangan sa supply ng kuryente.

4. Ang pagpili ng 4mA bilang panimulang kasalukuyang: Karamihan sa mga transmiter na naglalabas ng 4-20mA ay nagpapatakbo sa isang two-wire system, kung saan ang power supply at load ay konektado sa serye na may isang karaniwang punto, at dalawang wire lamang ang ginagamit para sa komunikasyon ng signal at power supply sa pagitan ng field transmitter at ng control room instrument.Ang pagpili ng 4mA na panimulang kasalukuyang ay mahalaga para gumana ang circuit ng transmitter.Ang 4mA na panimulang kasalukuyang, na hindi tumutugma sa mekanikal na zero point, ay nagbibigay ng isang "aktibong zero point" na tumutulong sa pagtukoy ng mga pagkakamali tulad ng pagkawala ng kuryente at pagkaputol ng cable.

Tinitiyak ng paggamit ng 4-20mA signal ang kaunting interference, kaligtasan, at pagiging maaasahan, na ginagawa itong malawak na pinagtibay na pamantayan sa mga pang-industriyang aplikasyon.Gayunpaman, ang iba pang mga format ng signal ng output, gaya ng 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V, at 0-10V, ay ginagamit din para mas mahusay na pangasiwaan ang mga signal ng sensor at suportahan ang iba't ibang control system.