Чаму 4-20 мА?

Што такое 4-20 мА?

Стандарт сігналу 4-20 мА пастаяннага току (1-5 В пастаяннага току) вызначаны Міжнароднай электратэхнічнай камісіяй (IEC) і выкарыстоўваецца для аналагавых сігналаў у сістэмах кіравання працэсамі.

Як правіла, ток сігналу для прыбораў і лічыльнікаў усталяваны на 4-20 мА, пры гэтым 4 мА ўяўляюць сабой мінімальны ток, а 20 мА — максімальны.

Чаму бягучы выхад?

У прамысловых умовах выкарыстанне ўзмацняльніка сігналу для кандыцыянавання і перадачы сігналаў на вялікія адлегласці з дапамогай сігналаў напружання можа прывесці да некалькіх праблем. Па-першае, сігналы напружання, якія перадаюцца па кабелях, могуць быць успрымальныя да шумавых перашкод. Па-другое, размеркаванае супраціўленне ліній перадачы можа выклікаць перапады напружання. Па-трэцяе, забеспячэнне харчавання ўзмацняльніка сігналу ў палявых умовах можа быць складанай задачай.

Каб вырашыць гэтыя праблемы і мінімізаваць уздзеянне шуму, ток выкарыстоўваецца для перадачы сігналаў, таму што ён менш адчувальны да шуму. Токавы контур 4-20 мА выкарыстоўвае 4 мА для прадстаўлення нулявога сігналу і 20 мА для прадстаўлення поўнамаштабнага сігналу, пры гэтым сігналы ніжэй за 4 мА і вышэй за 20 мА выкарыстоўваюцца для розных сігналаў аб няспраўнасцях.

Чаму мы выкарыстоўваем 4-20 мА пастаяннага току (1-5 В пастаяннага току)?

Палявыя прыборы могуць рэалізаваць двухправадную сістэму, дзе крыніца сілкавання і нагрузка злучаны паслядоўна ў агульнай кропцы, і толькі два драты выкарыстоўваюцца для перадачы сігналу і харчавання паміж палявым перадатчыкам і прыборам дыспетчарскай. Выкарыстанне сігналу 4 мА пастаяннага току ў якасці пускавога току забяспечвае статычны працоўны ток для перадатчыка, а ўстаноўка электрычнага нулявога пункту на 4 мА пастаяннага току, які не супадае з механічным нулявым пунктам, дазваляе выяўляць няспраўнасці, такія як страта сілкавання і абрывы кабеля . Акрамя таго, двухправадная сістэма падыходзіць для выкарыстання бар'ераў бяспекі, дапамагаючы ў абароне ад выбуху.

У прыборах дыспетчарскай выкарыстоўваецца паралельная перадача сігналу па напрузе, калі прыборы, якія належаць адной сістэме кіравання, маюць агульны тэрмінал, што робіць яго зручным для тэсціравання прыбораў, рэгулявання, камп'ютэрных інтэрфейсаў і прылад сігналізацыі.

Прычына выкарыстання пастаяннага току 4-20 мА для перадачы сігналу паміж палявымі прыборамі і прыборамі дыспетчарскай заключаецца ў тым, што адлегласць паміж полем і дыспетчарскай можа быць значнай, што прыводзіць да большага супраціву кабеля. Перадача сігналаў напружання на вялікія адлегласці можа прывесці да значных памылак з-за падзення напружання, выкліканага супраціўленнем кабеля і ўваходным супраціўленнем прымаючага прыбора. Выкарыстанне сігналу крыніцы пастаяннага току для дыстанцыйнай перадачы гарантуе, што ток у контуры застаецца нязменным незалежна ад даўжыні кабеля, што гарантуе дакладнасць перадачы.

Прычына выкарыстання сігналу 1-5 В пастаяннага току для ўзаемасувязі паміж прыборамі дыспетчарскай заключаецца ў тым, каб некалькі прыбораў атрымлівалі адзін і той жа сігнал, а таксама ў падключэнні і стварэнні розных складаных сістэм кіравання. Калі крыніца току выкарыстоўваецца ў якасці сігналу ўзаемазлучэння, калі некалькі прыбораў атрымліваюць адзін і той жа сігнал адначасова, іх уваходныя супраціўленні павінны быць злучаны паслядоўна. Гэта перавысіла б нагрузачную здольнасць перадаючага прыбора, і патэнцыялы зазямлення сігналу прымаючых прыбораў былі б рознымі, ствараючы перашкоды і перашкаджаючы цэнтралізаванаму электразабеспячэнню.

Выкарыстанне сігналу крыніцы напружання для ўзаемасувязі патрабуе пераўтварэння сігналу току, які выкарыстоўваецца для сувязі з палявымі прыборамі, у сігнал напружання. Самы просты спосаб - падключыць стандартны рэзістар на 250 Ом паслядоўна ў ланцуг перадачы току, пераўтвараючы 4-20 мА пастаяннага току ў 1-5 В пастаяннага току. Як правіла, гэтую задачу вырашае перадатчык.

На гэтай схеме выкарыстоўваецца рэзістар 250 Ом для пераўтварэння сігналу току 4-20 мА ў сігнал напружання 1-5 В, а затым выкарыстоўваецца RC-фільтр і дыёд, падлучаны да кантакту пераўтварэння AD мікракантролера.

«Тут прыкладаецца простая схема пераўтварэння сігналу току 4-20 мА ў сігнал напружання:

Чаму перадатчык выбраны для выкарыстання сігналу пастаяннага току 4-20 мА для перадачы?

1. Меркаванні бяспекі ў небяспечных асяроддзях: Бяспека ў небяспечных асяроддзях, асабліва для выбухаабароненых прыбораў, патрабуе мінімізацыі статычнага і дынамічнага спажывання энергіі, неабходнага для падтрымання працы прыбора. Перадатчыкі, якія выдаюць стандартны сігнал пастаяннага току 4-20 мА, звычайна выкарыстоўваюць крыніцу сілкавання 24 В пастаяннага току. Напружанне пастаяннага току выкарыстоўваецца галоўным чынам таму, што яно пазбаўляе ад неабходнасці ў вялікіх кандэнсатарах і шпульках індуктыўнасці і засяроджваецца на размеркаванай ёмістасці і індуктыўнасці злучальных правадоў паміж перадатчыкам і прыборам у дыспетчарскай, што значна ніжэй, чым ток запальвання вадароду.

2. Пераважней перадаваць крыніцу току перад крыніцай напружання: у выпадках, калі адлегласць паміж полем і дыспетчарскай значная, выкарыстанне сігналаў крыніцы напружання для перадачы можа выклікаць значныя памылкі з-за падзення напружання, выкліканага супрацівам кабеля і ўваходным сігналам. супраціў прыёмнага інструмента. Выкарыстанне сігналу крыніцы току для дыстанцыйнай перадачы гарантуе, што ток у контуры застаецца нязменным, незалежна ад даўжыні кабеля, тым самым захоўваючы дакладнасць перадачы.

3. Выбар 20 мА ў якасці максімальнага току: Выбар максімальнага току 20 мА заснаваны на меркаваннях бяспекі, практычнасці, энергаспажывання і кошту. Выбухаабароненыя прылады могуць выкарыстоўваць толькі нізкае напружанне і малы ток. Ток 4-20 мА і 24 В пастаяннага току бяспечныя для выкарыстання ў прысутнасці гаручых газаў. Ток запальвання вадароду з 24 В пастаяннага току складае 200 мА, што значна вышэй за 20 мА. Акрамя таго, улічваюцца такія фактары, як адлегласць паміж прыборамі на вытворчасці, нагрузка, энергаспажыванне, патрабаванні да электронных кампанентаў і патрабаванні да электразабеспячэння.

4. Выбар 4 мА ў якасці пачатковага току: большасць перадатчыкаў, якія выдаюць 4-20 мА, працуюць у двухправадной сістэме, дзе крыніца харчавання і нагрузка злучаны паслядоўна ў агульнай кропцы, і толькі два правады выкарыстоўваюцца для перадачы сігналу. і электрасілкаванне паміж палявым перадатчыкам і прыборам дыспетчарскай. Выбар пускавога току 4 мА вельмі важны для працы схемы перадатчыка. Пускавы ток 4 мА, які не супадае з механічнай нулявой кропкай, забяспечвае «актыўную нулявую кропку», якая дапамагае ідэнтыфікаваць такія няспраўнасці, як страта магутнасці і абрывы кабеля.

Выкарыстанне сігналаў 4-20 мА забяспечвае мінімальныя перашкоды, бяспеку і надзейнасць, што робіць яго шырока распаўсюджаным стандартам у прамысловых прымяненнях. Аднак іншыя фарматы выхадных сігналаў, такія як 3,33 мВ/В, 2 мВ/В, 0-5 В і 0-10 В, таксама выкарыстоўваюцца для лепшай апрацоўкі сігналаў датчыкаў і падтрымкі розных сістэм кіравання.