왜 4-20mA인가?

4-20mA는 무엇입니까?

4-20mA DC(1-5V DC) 신호 표준은 국제전기기술위원회(IEC)에서 정의되었으며 프로세스 제어 시스템의 아날로그 신호에 사용됩니다.

일반적으로 계측기 및 계측기의 신호 전류는 4~20mA로 설정되며, 4mA는 최소 전류를 나타내고 20mA는 최대 전류를 나타냅니다.

왜 전류 출력이 됩니까?

산업 환경에서 신호 증폭기를 사용하여 전압 신호를 사용하여 장거리 신호를 조정하고 전송하면 여러 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 첫째, 케이블을 통해 전송되는 전압 신호는 잡음 간섭을 받기 쉽습니다. 둘째, 전송선의 분산 저항으로 인해 전압 강하가 발생할 수 있습니다. 셋째, 현장에서 신호 증폭기에 전력을 공급하는 것이 어려울 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하고 잡음의 영향을 최소화하기 위해 전류는 잡음에 덜 민감하므로 신호를 전송하는 데 사용됩니다. 4-20mA 전류 루프는 4mA를 사용하여 제로 신호를 나타내고 20mA를 사용하여 전체 신호를 나타냅니다. 4mA 미만 및 20mA 이상의 신호는 다양한 오류 경보에 사용됩니다.

왜 4-20mA DC(1-5V DC)를 사용합니까?

현장 계측기는 전원 공급 장치와 부하가 공통 지점과 직렬로 연결되는 2선식 시스템을 구현할 수 있으며, 현장 송신기와 제어실 계측기 사이의 신호 통신 및 전원 공급에는 2개의 와이어만 사용됩니다. 4mA DC 신호를 시동 전류로 사용하면 트랜스미터에 정적인 작동 전류가 제공되며, 기계적 영점과 일치하지 않는 전기적 영점을 4mA DC로 설정하면 전력 손실, 케이블 파손 등의 결함을 감지할 수 있습니다. . 또한 2선식 시스템은 안전 장벽을 사용하는 데 적합하여 폭발 방지에 도움이 됩니다.

제어실 계측기는 동일한 제어 시스템에 속한 계측기가 공통 터미널을 공유하는 전압 병렬 신호 전송을 사용하므로 계측기 테스트, 조정, 컴퓨터 인터페이스 및 경보 장치에 편리합니다.

현장 장비와 제어실 장비 간의 신호 통신에 4-20mA DC를 사용하는 이유는 현장과 제어실 사이의 거리가 멀어 케이블 저항이 높아질 수 있기 때문입니다. 장거리에 걸쳐 전압 신호를 전송하면 케이블 저항과 수신 장비의 입력 저항으로 인한 전압 강하로 인해 심각한 오류가 발생할 수 있습니다. 원격 전송을 위해 정전류 소스 신호를 사용하면 케이블 길이에 관계없이 루프의 전류가 변하지 않고 전송 정확도가 보장됩니다.

제어실 기기 간의 상호 연결을 위해 1~5V DC 신호를 사용하는 이유는 동일한 신호를 수신하는 여러 기기를 용이하게 하고 다양하고 복잡한 제어 시스템을 배선하고 구성하는 데 도움이 되기 때문입니다. 전류 소스가 상호 연결 신호로 사용되는 경우 여러 계측기가 동일한 신호를 동시에 수신하는 경우 해당 입력 저항을 직렬로 연결해야 합니다. 이는 송신 장비의 부하 용량을 초과하고 수신 장비의 신호 접지 전위가 달라져 간섭이 발생하고 중앙 집중식 전원 공급이 불가능해집니다.

상호 연결을 위해 전압 소스 신호를 사용하려면 현장 장비와의 통신에 사용되는 전류 신호를 전압 신호로 변환해야 합니다. 가장 간단한 방법은 표준 250Ω 저항을 전류 전송 회로에 직렬로 연결하여 4-20mA DC를 1-5V DC로 변환하는 것입니다. 일반적으로 이 작업은 송신기에 의해 수행됩니다.

이 다이어그램은 250Ω 저항을 사용하여 4-20mA 전류 신호를 1-5V 전압 신호로 변환한 다음 RC 필터와 마이크로 컨트롤러의 AD 변환 핀에 연결된 다이오드를 사용합니다.

“여기에 4-20mA 전류 신호를 전압 신호로 변환하기 위한 간단한 회로도가 첨부되어 있습니다.

전송을 위해 4-20mA DC 신호를 사용하도록 송신기를 선택한 이유는 무엇입니까?

1. 위험한 환경에 대한 안전 고려 사항: 위험한 환경, 특히 방폭 기기의 안전을 위해서는 기기 작동을 유지하는 데 필요한 정적 및 동적 전력 소비를 최소화해야 합니다. 4-20mA DC 표준 신호를 출력하는 송신기는 일반적으로 24V DC 전원 공급 장치를 사용합니다. DC 전압을 사용하는 이유는 주로 대형 커패시터와 인덕터가 필요하지 않으며, 수소 가스의 점화 전류보다 훨씬 낮은 송신기와 제어실 장비 사이 연결 전선의 분산 정전 용량 및 인덕턴스에 중점을 두기 때문입니다.

2. 전압 소스보다 전류 소스 전송을 선호합니다. 현장과 제어실 사이의 거리가 상당한 경우, 전압 소스 신호를 전송에 사용하면 케이블 저항과 입력에 의한 전압 강하로 인해 심각한 오류가 발생할 수 있습니다. 수신 장비의 저항. 원격 전송을 위해 전류 소스 신호를 사용하면 케이블 길이에 관계없이 루프의 전류가 일정하게 유지되어 전송 정확도가 유지됩니다.

3. 최대 전류로 20mA 선택: 최대 전류 20mA 선택은 안전성, 실용성, 전력 소비 및 비용을 고려하여 결정됩니다. 방폭형 장비는 저전압, 저전류만 사용할 수 있습니다. 4-20mA 전류 및 24V DC는 가연성 가스가 있는 곳에서 사용해도 안전합니다. 24V DC를 사용하는 수소 가스의 점화 전류는 200mA로 20mA보다 훨씬 높습니다. 또한 생산 현장 장비 간 거리, 부하, 전력 소비, 전자 부품 요구 사항, 전원 공급 장치 요구 사항 등의 요소도 고려됩니다.

4. 시작 전류로 4mA 선택: 4-20mA를 출력하는 대부분의 송신기는 전원 공급 장치와 부하가 공통 지점과 직렬로 연결되고 신호 통신에 두 개의 와이어만 사용되는 2선 시스템에서 작동합니다. 현장 송신기와 제어실 장비 사이의 전원 공급 장치. 4mA 시작 전류를 선택하는 것은 송신기 회로가 작동하는 데 필수적입니다. 기계적 영점과 일치하지 않는 4mA 시동 전류는 전력 손실 및 케이블 파손과 같은 결함을 식별하는 데 도움이 되는 "활성 영점"을 제공합니다.

4~20mA 신호를 사용하면 최소한의 간섭, 안전 및 신뢰성이 보장되므로 산업 응용 분야에서 널리 채택되는 표준이 됩니다. 그러나 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V 및 0-10V와 같은 다른 출력 신호 형식도 센서 신호를 더 잘 처리하고 다양한 제어 시스템을 지원하는 데 사용됩니다.