Mi az a 4-20mA?
A 4-20mA DC (1-5V DC) jelszabványt a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) határozza meg, és a folyamatvezérlő rendszerek analóg jeleire használják.
Általában a műszerek és mérőeszközök jeláramát 4-20 mA-re állítják be, ahol 4 mA a minimális áramerősség, 20 mA pedig a maximális áramerősség.
Miért áramkimenet?
Ipari környezetben a jelerősítő használata a jelek nagy távolságra történő kondicionálására és feszültségjelekkel történő továbbítására számos problémához vezethet.Először is, a kábeleken átvitt feszültségjelek érzékenyek lehetnek a zajinterferenciára.Másodszor, az átviteli vezetékek megosztott ellenállása feszültségesést okozhat.Harmadszor, a jelerősítő tápellátása a terepen kihívást jelenthet.
E problémák megoldása és a zaj hatásának minimalizálása érdekében áramot használnak a jelek továbbítására, mivel az kevésbé érzékeny a zajra.A 4-20 mA-es áramhurok 4 mA-t használ a nulla jel és 20 mA a teljes skálájú jel megjelenítésére, a 4 mA alatti és 20 mA feletti jeleket pedig különféle hibariasztásokhoz használják.
Miért használunk 4-20mA DC-t (1-5V DC)?
A terepi műszerek kétvezetékes rendszert valósíthatnak meg, ahol a tápegység és a terhelés sorba van kötve egy közös ponttal, és csak két vezetéket használnak a jelátvitelre és a tápellátásra a terepi adó és a vezérlőterem műszere között.A 4 mA-es egyenáramú jel indítóáramként való használata statikus üzemi áramot biztosít a távadó számára, és az elektromos nullapont 4 mA DC-re állítása, amely nem esik egybe a mechanikai nullponttal, lehetővé teszi az olyan hibák észlelését, mint az áramkimaradás és a kábelszakadás. .Ezenkívül a kétvezetékes rendszer alkalmas biztonsági korlátok alkalmazására, elősegítve a robbanásvédelmet.
A vezérlőtermi műszerek feszültség-párhuzamos jelátvitelt használnak, ahol az azonos vezérlőrendszerhez tartozó műszerek egy közös terminálon osztoznak, így kényelmessé válik a műszerek tesztelése, beállítása, számítógépes interfészek és riasztóberendezések.
A terepi műszerek és a vezérlőterem műszerei közötti jelkommunikációra 4-20mA DC használatának oka az, hogy a terep és a vezérlőterem közötti távolság jelentős lehet, ami nagyobb kábelellenálláshoz vezethet.A feszültségjelek nagy távolságra történő továbbítása jelentős hibákat eredményezhet a kábelellenállás és a vevő műszer bemeneti ellenállása által okozott feszültségesés miatt.Az állandó áramforrás jelének használata távoli átvitelhez biztosítja, hogy a hurokban lévő áram változatlan maradjon a kábel hosszától függetlenül, garantálva az átviteli pontosságot.
Az 1-5 V-os egyenáramú jel használatának oka a vezérlőterem műszereinek összekapcsolására, hogy több műszer is vegyen ugyanazt a jelet, és segítse a vezetékezést és a különféle összetett vezérlőrendszerek kialakítását.Ha áramforrást használnak összekötő jelként, amikor több műszer egyszerre kapja ugyanazt a jelet, bemeneti ellenállásukat sorba kell kötni.Ez meghaladná az adó műszer terhelhetőségét, és a vevő műszerek jelföldelési potenciáljai eltérőek lennének, interferenciát okozva és megakadályozva a központi tápellátást.
A feszültségforrás jelének összekapcsolása érdekében a terepi műszerekkel való kommunikációhoz használt áramjelet feszültségjellé kell alakítani.A legegyszerűbb módszer egy szabványos 250 ohmos ellenállás sorba kapcsolása az áramátviteli áramkörben, amely 4-20 mA DC-t 1-5 V egyenárammá alakít.Általában ezt a feladatot egy adó végzi el.
Ez a diagram 250 ohmos ellenállást használ a 4-20 mA áramjel 1-5 V-os feszültségjellé alakítására, majd egy RC szűrőt és egy diódát használ, amely a mikrokontroller AD konverziós érintkezőjéhez van csatlakoztatva.
„Itt mellékelünk egy egyszerű kapcsolási rajzot a 4-20 mA áramjel feszültségjellé alakításához:
Miért választották az adót úgy, hogy 4-20 mA DC jelet használjon az átvitelhez?
1. Biztonsági megfontolások veszélyes környezetben: A veszélyes környezetben való biztonság, különösen a robbanásbiztos műszerek esetében, megköveteli a műszer működésének fenntartásához szükséges statikus és dinamikus energiafogyasztás minimalizálását.A 4-20 mA DC szabványos jelet kibocsátó adók általában 24 V DC tápegységet használnak.Az egyenfeszültség alkalmazása elsősorban azért van, mert így nincs szükség nagy kondenzátorokra és induktorokra, és a távadó és a vezérlőterem műszere közötti összekötő vezetékek elosztott kapacitására és induktivitására koncentrál, ami jóval alacsonyabb, mint a hidrogéngáz gyújtási árama.
2. Az áramforrás átvitelt előnyben részesítik a feszültségforrással szemben: Olyan esetekben, amikor a terep és a vezérlőterem közötti távolság jelentős, a feszültségforrás jeleinek átvitelre történő használata jelentős hibákat okozhat a kábelellenállás és a bemenet által okozott feszültségesés miatt. a fogadó műszer ellenállása.Az áramforrás jelének távoli átvitelhez való használata biztosítja, hogy a hurokban lévő áram állandó maradjon, függetlenül a kábel hosszától, ezáltal megőrzi az átviteli pontosságot.
3. A 20 mA-es maximális áramerősség kiválasztása: A 20 mA-es maximális áram kiválasztása a biztonság, a praktikusság, az energiafogyasztás és a költség szempontjain alapul.A robbanásbiztos műszerek csak alacsony feszültséget és alacsony áramerősséget használhatnak.A 4-20 mA áram és a 24 V DC biztonságosan használható gyúlékony gázok jelenlétében.A 24 V egyenfeszültségű hidrogéngáz gyújtási árama 200 mA, jelentősen nagyobb, mint 20 mA.Ezen túlmenően olyan tényezőket is figyelembe vesznek, mint a gyártóhelyi műszerek közötti távolság, a terhelés, az energiafogyasztás, az elektronikai alkatrészek követelményei és a tápellátási követelmények.
4. A 4mA választása indítóáramként: A legtöbb 4-20mA-es távadó kétvezetékes rendszerben működik, ahol a tápegység és a terhelés sorba van kötve egy közös ponttal, és csak két vezetéket használnak jelkommunikációra. és tápellátás a terepi távadó és a vezérlőterem műszere között.A 4 mA-es indítóáram kiválasztása elengedhetetlen az adó áramkörének működéséhez.A 4 mA-es indítóáram, amely nem esik egybe a mechanikai nullaponttal, „aktív nullapontot” biztosít, amely segít azonosítani a hibákat, például az áramkimaradást és a kábelszakadásokat.
A 4-20 mA-es jelek használata minimális interferenciát, biztonságot és megbízhatóságot biztosít, így széles körben elfogadott szabvány az ipari alkalmazásokban.Azonban más kimeneti jelformátumok, például 3,33 mV/V, 2mV/V, 0-5V és 0-10 V is használhatók az érzékelőjelek jobb kezelésére és a különböző vezérlőrendszerek támogatására.
Feladás időpontja: 2023.09.18