რატომ 4-20 mA?

რა არის 4-20 mA?

4-20 mA DC (1-5V DC) სიგნალის სტანდარტი განსაზღვრულია საერთაშორისო ელექტროტექნიკური კომისიის (IEC) მიერ და გამოიყენება ანალოგური სიგნალებისთვის პროცესის მართვის სისტემებში.

ზოგადად, ინსტრუმენტებისა და მრიცხველებისთვის სიგნალის დენი დაყენებულია 4-20 mA-ზე, 4 mA წარმოადგენს მინიმალურ დენს და 20 mA წარმოადგენს მაქსიმალურ დენს.

რატომ არის მიმდინარე გამომავალი?

სამრეწველო პირობებში, სიგნალის გამაძლიერებლის გამოყენება ძაბვის სიგნალების გამოყენებით დიდ დისტანციებზე სიგნალების კონდიცირებისა და გადაცემისთვის შეიძლება გამოიწვიოს რამდენიმე პრობლემა. პირველ რიგში, კაბელებზე გადაცემული ძაბვის სიგნალები შეიძლება იყოს მგრძნობიარე ხმაურის ჩარევის მიმართ. მეორე, გადამცემი ხაზების განაწილებულმა წინააღმდეგობამ შეიძლება გამოიწვიოს ძაბვის ვარდნა. მესამე, ველში სიგნალის გამაძლიერებლის სიმძლავრის მიწოდება შეიძლება იყოს რთული.

ამ პრობლემების გადასაჭრელად და ხმაურის ზემოქმედების შესამცირებლად, დენი გამოიყენება სიგნალების გადასაცემად, რადგან ის ნაკლებად მგრძნობიარეა ხმაურის მიმართ. 4-20mA დენის მარყუჟი იყენებს 4mA-ს ნულოვანი სიგნალის წარმოსაჩენად და 20mA-ს სრულმასშტაბიანი სიგნალის წარმოსადგენად, 4mA ქვემოთ და 20mA-ზე მეტი სიგნალებით გამოიყენება სხვადასხვა ხარვეზების სიგნალიზაციისთვის.

რატომ ვიყენებთ 4-20 mA DC (1-5V DC)?

საველე ინსტრუმენტებს შეუძლიათ დანერგონ ორსადენიანი სისტემა, სადაც ელექტრომომარაგება და დატვირთვა სერიულად არის დაკავშირებული საერთო წერტილით და მხოლოდ ორი მავთული გამოიყენება სიგნალის კომუნიკაციისთვის და ელექტრომომარაგებისთვის საველე გადამცემსა და საკონტროლო ოთახის ინსტრუმენტს შორის. 4mA DC სიგნალის, როგორც საწყისი დენის გამოყენება უზრუნველყოფს გადამცემს სტატიკურ ოპერაციულ დენს, ხოლო ელექტრული ნულოვანი წერტილის დაყენება 4mA DC-ზე, რომელიც არ ემთხვევა მექანიკურ ნულოვან წერტილს, საშუალებას იძლევა აღმოაჩინოს ისეთი ხარვეზები, როგორიცაა დენის დაკარგვა და კაბელის გაწყვეტა. . გარდა ამისა, ორმავთულიანი სისტემა შესაფერისია უსაფრთხოების ბარიერების გამოსაყენებლად, რაც ხელს უწყობს აფეთქებისგან დაცვას.

საკონტროლო ოთახის ინსტრუმენტები იყენებენ ძაბვის პარალელურ სიგნალის გადაცემას, სადაც ინსტრუმენტები, რომლებიც მიეკუთვნება იმავე საკონტროლო სისტემას, იზიარებენ საერთო ტერმინალს, რაც ხელსაყრელია ინსტრუმენტების ტესტირებისთვის, კორექტირებისთვის, კომპიუტერული ინტერფეისებისთვის და განგაშის მოწყობილობებისთვის.

საველე ინსტრუმენტებსა და საკონტროლო ოთახის ინსტრუმენტებს შორის სიგნალის კომუნიკაციისთვის 4-20 mA DC გამოყენების მიზეზი არის ის, რომ საველე და საკონტროლო ოთახს შორის მანძილი შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი, რაც გამოიწვევს საკაბელო წინააღმდეგობის გაზრდას. ძაბვის სიგნალების გადაცემა დიდ დისტანციებზე შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი შეცდომები ძაბვის ვარდნის გამო, რომელიც გამოწვეულია საკაბელო წინააღმდეგობით და მიმღები ხელსაწყოს შეყვანის წინააღმდეგობით. დისტანციური გადაცემისთვის მუდმივი დენის წყაროს სიგნალის გამოყენება უზრუნველყოფს, რომ მარყუჟში დენი რჩება უცვლელი კაბელის სიგრძის მიუხედავად, რაც უზრუნველყოფს გადაცემის სიზუსტეს.

საკონტროლო ოთახის ინსტრუმენტებს შორის ურთიერთდაკავშირებისთვის 1-5 ვ DC სიგნალის გამოყენების მიზეზი არის მრავალი ინსტრუმენტის ერთიდაიგივე სიგნალის მიღების ხელშეწყობა და გაყვანილობისა და სხვადასხვა რთული საკონტროლო სისტემების ფორმირებაში დახმარება. თუ დენის წყარო გამოიყენება ურთიერთდაკავშირების სიგნალად, როდესაც რამდენიმე ინსტრუმენტი ერთდროულად იღებს ერთსა და იმავე სიგნალს, მათი შეყვანის წინააღმდეგობები უნდა იყოს დაკავშირებული სერიულად. ეს გადააჭარბებს გადამცემი ინსტრუმენტის დატვირთვის სიმძლავრეს და მიმღები ინსტრუმენტების სიგნალის დამიწების პოტენციალი განსხვავებული იქნება, რაც გამოიწვევს ჩარევას და ხელს უშლის ცენტრალიზებულ ელექტრომომარაგებას.

ურთიერთდაკავშირებისთვის ძაბვის წყაროს სიგნალის გამოყენება მოითხოვს საველე ინსტრუმენტებთან კომუნიკაციისთვის გამოყენებული მიმდინარე სიგნალის ძაბვის სიგნალად გადაქცევას. უმარტივესი მეთოდია სტანდარტული 250 ომიანი რეზისტორის სერიულად დაკავშირება მიმდინარე გადამცემ წრეში, 4-20 mA DC-ის გარდაქმნა 1-5V DC-ზე. როგორც წესი, ეს ამოცანა სრულდება გადამცემის მიერ.

ეს დიაგრამა იყენებს 250 ომ რეზისტორს 4-20 mA დენის სიგნალის გადასაყვანად 1-5 ვ ძაბვის სიგნალად, შემდეგ კი იყენებს RC ფილტრს და დიოდს, რომელიც დაკავშირებულია მიკროკონტროლერის AD კონვერტაციის პინთან.

”აქ მიმაგრებულია მარტივი მიკროსქემის დიაგრამა 4-20 mA დენის სიგნალის ძაბვის სიგნალად გადაქცევისთვის:

რატომ არის არჩეული გადამცემი 4-20 mA DC სიგნალის გამოსაყენებლად გადაცემისთვის?

1. უსაფრთხოების მოსაზრებები საშიში გარემოსთვის: უსაფრთხოება სახიფათო გარემოში, განსაკუთრებით აფეთქებაგამძლე ხელსაწყოებისთვის, მოითხოვს მინიმუმამდე დაიყვანოს სტატიკური და დინამიური ენერგიის მოხმარება, რომელიც აუცილებელია ინსტრუმენტის მუშაობის შესანარჩუნებლად. გადამცემები, რომლებიც გამოსცემენ 4-20 mA DC სტანდარტულ სიგნალს, ჩვეულებრივ იყენებენ 24V DC დენის წყაროს. DC ძაბვის გამოყენება ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ ის გამორიცხავს დიდი კონდენსატორებისა და ინდუქტორების საჭიროებას და ყურადღებას ამახვილებს გადამცემსა და საკონტროლო ოთახის ინსტრუმენტს შორის დამაკავშირებელი მავთულის განაწილებულ ტევადობაზე და ინდუქციურობაზე, რაც გაცილებით დაბალია, ვიდრე წყალბადის გაზის აალების დენი.

2. დენის წყაროს გადაცემა უპირატესობას ანიჭებს ძაბვის წყაროს: იმ შემთხვევებში, როდესაც ველსა და საკონტროლო ოთახს შორის მანძილი დიდია, ძაბვის წყაროს სიგნალების გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი შეცდომები კაბელის წინააღმდეგობისა და შეყვანით გამოწვეული ძაბვის ვარდნის გამო. მიმღები ინსტრუმენტის წინააღმდეგობა. დენის წყაროს სიგნალის გამოყენება დისტანციური გადაცემისთვის უზრუნველყოფს, რომ დენი მარყუჟში რჩება მუდმივი, კაბელის სიგრძის მიუხედავად, რითაც ინარჩუნებს გადაცემის სიზუსტეს.

3. მაქსიმალური დენის არჩევა 20 mA: მაქსიმალური დენის არჩევა 20 mA ემყარება უსაფრთხოების, პრაქტიკულობის, ენერგიის მოხმარებას და ღირებულებას. აფეთქების საწინააღმდეგო ინსტრუმენტებს შეუძლიათ გამოიყენონ მხოლოდ დაბალი ძაბვა და დაბალი დენი. 4-20mA დენი და 24V DC უსაფრთხოა აალებადი გაზების არსებობისას გამოსაყენებლად. აალების დენი წყალბადის გაზისთვის 24V DC-ით არის 200mA, რაც მნიშვნელოვნად აღემატება 20mA-ს. გარდა ამისა, მხედველობაში მიიღება ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა მანძილი წარმოების ადგილის ინსტრუმენტებს შორის, დატვირთვა, ენერგიის მოხმარება, ელექტრონული კომპონენტების მოთხოვნები და ელექტრომომარაგების მოთხოვნები.

4. არჩევა 4 mA, როგორც საწყისი დენი: გადამცემების უმეტესობა, რომლებიც გამოდიან 4-20 mA, მუშაობს ორსადენიან სისტემაში, სადაც ელექტრომომარაგება და დატვირთვა სერიულად არის დაკავშირებული საერთო წერტილით და მხოლოდ ორი მავთული გამოიყენება სიგნალის კომუნიკაციისთვის. და ელექტრომომარაგება საველე გადამცემსა და საკონტროლო ოთახის ინსტრუმენტს შორის. 4 mA საწყისი დენის არჩევა აუცილებელია გადამცემის მიკროსქემის მუშაობისთვის. 4 mA საწყისი დენი, რომელიც არ ემთხვევა მექანიკურ ნულოვან წერტილს, უზრუნველყოფს „აქტიურ ნულოვანი წერტილის“ იდენტიფიცირებას, როგორიცაა დენის დაკარგვა და კაბელის გაწყვეტა.

4-20 mA სიგნალების გამოყენება უზრუნველყოფს მინიმალურ ჩარევას, უსაფრთხოებას და საიმედოობას, რაც მას ფართოდ მიღებულ სტანდარტად აქცევს სამრეწველო პროგრამებში. თუმცა, სხვა გამომავალი სიგნალის ფორმატები, როგორიცაა 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V და 0-10V, ასევე გამოიყენება სენსორის სიგნალების უკეთ დასამუშავებლად და სხვადასხვა კონტროლის სისტემების მხარდასაჭერად.