Wat is 4-20mA?
De 4-20mA DC (1-5V DC) sinjaalstandert wurdt definieare troch de International Electrotechnical Commission (IEC) en wurdt brûkt foar analoge sinjalen yn proseskontrôlesystemen.
Yn 't algemien is de sinjaalstroom foar ynstruminten en meters ynsteld op 4-20mA, mei 4mA foar de minimale stroom en 20mA foar de maksimale stroom.
Wêrom is hjoeddeistige útfier?
Yn yndustriële ynstellings kin it brûken fan in sinjaalfersterker om sinjalen oer lange ôfstannen te betingsten en te ferstjoeren mei spanningsinjalen liede ta ferskate problemen. As earste kinne spanningssinjalen dy't oer kabels oerbrocht wurde, gefoelich wêze foar lûd-ynterferinsje. Twadder kin de ferdielde ferset fan 'e oerdrachtlinen spanningsfallen feroarsaakje. Tredde, it leverjen fan krêft oan 'e sinjaalfersterker yn it fjild kin útdaagjend wêze.
Om dizze problemen oan te pakken en de ynfloed fan lûd te minimalisearjen, wurdt stroom brûkt om sinjalen te ferstjoeren, om't it minder gefoelich is foar lûd. De 4-20mA stroomlus brûkt 4mA om nulsinjaal foar te stellen en 20mA om sinjaal op folsleine skaal te fertsjintwurdigjen, mei sinjalen ûnder 4mA en boppe 20mA brûkt foar ferskate foutalarms.
Wêrom brûke wy 4-20mA DC (1-5V DC)?
Fjildynstruminten kinne in twadraadsysteem útfiere, wêrby't de stroomfoarsjenning en de lading yn searje ferbûn binne mei in mienskiplik punt, en allinich twa triedden wurde brûkt foar sinjaalkommunikaasje en stroomfoarsjenning tusken it fjildstjoerder en it kontrôlekeamerynstrumint. It brûken fan in 4mA DC-sinjaal as de startstream leveret statyske wurkstroom oan 'e stjoerder, en it ynstellen fan it elektryske nulpunt op 4mA DC, dat net oerienkomt mei it meganyske nulpunt, makket it mooglik om te detectearjen fan flaters lykas stroomferlies en kabelbreuken . Derneist is it twadraadsysteem geskikt foar it brûken fan feiligensbarriêres, en helpt by eksploazjebeskerming.
Control room ynstruminten brûke spanning-parallel sinjaal oerdracht, dêr't ynstruminten dy't hearre ta itselde kontrôle systeem diele in mienskiplike terminal, wêrtroch't it handich foar ynstrumint testen, oanpassing, kompjûter ynterfaces, en alarm apparaten.
De reden foar it brûken fan 4-20mA DC foar sinjaalkommunikaasje tusken fjildynstruminten en kontrôlekeamerynstruminten is dat de ôfstân tusken it fjild en kontrôlekeamer signifikant kin wêze, wat liedt ta hegere kabelresistinsje. It ferstjoeren fan spanningsinjalen oer lange ôfstannen kin resultearje yn signifikante flaters fanwege de spanningsfal feroarsake troch de kabelresistinsje en de ynfierferset fan it ûntfangende ynstrumint. It brûken fan in konstante stroomboarne sinjaal foar oerdracht op ôfstân soarget derfoar dat de stroom yn 'e lus ûnferoare bliuwt, nettsjinsteande de kabellingte, en garandearret de krektens fan oerdracht.
De reden foar it brûken fan in 1-5V DC-sinjaal foar ferbining tusken kontrôlekeamerynstruminten is om meardere ynstruminten te fasilitearjen dy't itselde sinjaal ûntfange en om te helpen by bedrading en it foarmjen fan ferskate komplekse kontrôlesystemen. As in aktuele boarne wurdt brûkt as it ynterferbiningsinjaal, as meardere ynstruminten itselde sinjaal tagelyk ûntfange, moatte har ynfierwjerstannen yn searje wurde ferbûn. Dit soe de loadkapasiteit fan it útstjoerynstrumint grutter meitsje, en de potinsjes foar sinjaalgrûnen fan 'e ûntfangende ynstruminten soene oars wêze, ynterferinsje yntrodusearje en sintralisearre stroomfoarsjenning foarkomme.
It brûken fan in spanning boarne sinjaal foar interconnection fereasket it konvertearjen fan it hjoeddeiske sinjaal brûkt foar kommunikaasje mei fjild ynstruminten yn in spanning sinjaal. De ienfâldichste metoade is it ferbinen fan in standert 250-ohm wjerstân yn searjes yn de hjoeddeiske transmissie circuit, it konvertearjen fan 4-20mA DC nei 1-5V DC. Typysk wurdt dizze taak útfierd troch in stjoerder.
Dit diagram brûkt in wjerstân fan 250 ohm om it 4-20mA aktuele sinjaal te konvertearjen yn in 1-5V spanningsinjaal, en dan brûkt it in RC-filter en in diode ferbûn mei de AD-konverzjepin fan 'e mikrokontroller.
"Hjir taheakke in ienfâldich circuitdiagram foar it konvertearjen fan in 4-20mA aktueel sinjaal yn in spanningsinjaal:
Wêrom is de stjoerder selektearre om in 4-20mA DC-sinjaal te brûken foar oerdracht?
1. Feiligens oerwagings foar gefaarlike omjouwings: Feiligens yn gefaarlike omjouwings, benammen foar eksploazjebestindige ynstruminten, fereasket it minimalisearjen fan it statyske en dynamyske enerzjyferbrûk dat nedich is om it ynstrumint operearjend te hâlden. Transmitters dy't in 4-20mA DC standertsinjaal útfiere, brûke typysk in 24V DC-voeding. It brûken fan DC spanning is benammen omdat it elimineert de needsaak foar grutte capacitors en inductors en rjochtet him op de ferspraat capacitance en inductance fan de ferbinende triedden tusken de stjoerder en de kontrôle keamer ynstrumint, dat is folle leger as de ignition hjoeddeistige fan wetterstof gas.
2. Aktuele boarne oerdracht wurdt foarkar boppe spanning boarne: Yn gefallen dêr't de ôfstân tusken it fjild en kontrôle keamer is oansjenlik, it brûken fan spanning boarne sinjalen foar oerdracht kin ynfiere wichtige flaters fanwege de spanning drop feroarsake troch de kabel ferset en de ynfier ferset fan it ûntfangende ynstrumint. It brûken fan in aktuele boarne sinjaal foar oerdracht op ôfstân soarget derfoar dat de stroom yn 'e lus konstant bliuwt, nettsjinsteande kabellingte, en behâldt dêrmei de krektens fan 'e oerdracht.
3. De kar fan 20mA as de maksimale stroom: De kar fan in maksimale stroom fan 20mA is basearre op oerwagings fan feiligens, praktykens, enerzjyferbrûk en kosten. Eksploazjebestindige ynstruminten kinne allinich lege spanning en lege stroom brûke. De 4-20mA-stroom en 24V DC binne feilich foar gebrûk yn 'e oanwêzigens fan brânbere gassen. De ûntstekkingsstroom foar wetterstofgas mei 24V DC is 200mA, signifikant heger as 20mA. Derneist wurde faktoaren lykas de ôfstân tusken ynstruminten foar produksjesite, lading, enerzjyferbrûk, easken foar elektroanyske komponinten, en easken foar stroomfoarsjenning rekken holden.
4. De kar fan 4mA as de startstream: De measte transmitters dy't 4-20mA útfiere operearje yn in twadraadsysteem, wêrby't de stroomfoarsjenning en de lading yn searje ferbûn binne mei in mienskiplik punt, en allinich twa triedden wurde brûkt foar sinjaalkommunikaasje en macht oanbod tusken de fjild stjoerder en de kontrôle keamer ynstrumint. De kar fan in 4mA startstream is essensjeel foar it operearjen fan it stjoerkring. In startstroom fan 4mA, dy't net oerienkomt mei it meganyske nulpunt, leveret in "aktyf nulpunt" dat helpt te identifisearjen fan flaters lykas stroomferlies en kabelbreuken.
It gebrûk fan 4-20mA-sinjalen soarget foar minimale ynterferinsje, feiligens en betrouberens, wêrtroch it de breed oannommen standert is yn yndustriële tapassingen. Oare útfiersignalformaten, lykas 3.33mV / V, 2mV / V, 0-5V, en 0-10V, wurde lykwols ek brûkt om sensorsinjalen better te behanneljen en ferskate kontrôlesystemen te stypjen.
Post tiid: Sep-18-2023