Вимірювання вихідних сигналів датчиків

У сучасному світі, який не існував би в його нинішньому вигляді без управління процесами, існує незліченна кількість різних типів вхідних даних. Одним з типів є аналогові сигнали можна знайти, наприклад, у термопари і датчики температури опору. Інший - це цифрові сигнали, за допомогою якого можна точно контролювати змінні процесу та відображати дані.

Однак саме аналогові сигнали, зокрема 4-20 мА, на сьогоднішній день є найбільш поширеними домінуючий тип входу і стандарт для передачі сигналу у галузях, що потребують керування процесами. Вони часто використовуються для передачі таких значень, як температура, тиск, вологість або витрата.

Аналогові та цифрові датчики

Існує два типи датчиків за сигналом:

• цифровий – переривчастий, дискретний сигнал напруги. Вони передають інформацію у вигляді бітів.

• аналог – безперервний сигнал. Вони перетворюють неелектричні параметри навколишнього середовища в електричний сигнал.

Що таке вихід 4-20 мА?

Шлейфовий струм 4-20 мА - простий аналоговий метод передачі інформації від датчиків.

Компоненти, з яких складається контур струму:

• датчик – ланцюг, який перетворює виміряну фізичну величину в електричну.

• перетворювач/передавач кола струму – перетворює вихідний сигнал датчика в струмовий сигнал, сумісний зі стандартом струмового кола 4-20 мА.

• Джерело постійної напруги – зазвичай 24 В.

• струмовий контур складається зі з'єднувальних проводів. Вони мають власний опір проводів, який необхідно враховувати в поточному бюджеті контуру. Це особливо важливо для довгих кабелів.

• приймач – пристрій, який отримує та зчитує результати вимірювань.

• поточний бюджет циклу – Для того, щоб контур струму функціонував належним чином, йому потрібен позитивний енергетичний бюджет. Щоб його розрахувати, потрібно знати максимальну напругу живлення постійного струму в контурі та рівень мінімальної напруги живлення або опору всіх компонентів.

  Шлейф складається з чотирьох елементів: графічного реєстратора, приймача, передавача та проводів.

  Знаючи опір реєстратора і приймача, можна, використовуючи закон Ома, розрахувати падіння напруги на цих елементах.

Переваги та недоліки струмового кола 4-20 мА

Переваги струмової петлі 4-20 мА

• стандартний у багатьох галузях - простота підключення

• більша стійкість до фонових електричних шумів і перешкод – електромагнітні завади передаються в сигнальну лінію у вигляді сигналів напруги, що викликає незначні зміни струму і вхідного опору приймача

• найпростіший можливість підключення та налаштування

• менше проводки, що це означає менші витрати на налаштування

• найкращий вибір для передачі на великі відстані – струм у колі 4-20 мА не деградує так сильно, як напруга в довгих з'єднаннях

• просте виявлення несправностей (наприклад, чи не пошкоджено кабель датчика), оскільки струм 4 мА дорівнює 0% вихідної потужності

Недоліки струмової петлі 4-20 мА

• високе споживання струму у порівнянні з датчиком, який має сигнал напруги

• вимагає напруги збудження не менше 10 В постійного струму, яка обмежує можливості живлення від акумулятора

• Струмові кола 4-20 мА може передавати лише один певний датчик або технологічний сигнал на один контур.

  Для застосувань, де є кілька датчиків або технологічних виходів, які потрібно передавати, потрібно кілька шлейфів

• потрібна велика кількість польової електропроводки, що може призвести до серйозних проблем із заземленням, якщо незалежні контури струму не будуть належним чином ізольовані один від одного

Універсальні входи на компактних контролерах JUMO

Більшість компактних контролерів JUMO мають універсальні аналогові входи до якого підключаються компоненти, такі як датчик, для реєстрації фактичного значення. У вимірювальній та керуючій техніці передача виміряного значення здійснюється за допомогою стандартних сигналів. Здебільшого для цього використовується струмовий сигнал від 4 до 20 мА, але також доступні сигнали від 0 до 20 мА, від 2 до 10 В і від 0 до 10 В. На графіку показано передачу інформації про виміряне значення тиску за допомогою сигналу 4-20 мА:

Перетворювач тиску 4...20 мА - підключення та аналогові вимірювання

JUMO dTRANS p20 датчик тиску показаний вимірює відносний тиск від 0 до 10 бар і передає цю інформацію на JUMO DICON touch технологічний та програмний контролер за допомогою аналогового сигналу від 4 до 20 мА. Універсальний вхід контролера налаштований на 4-20 мА і масштабується від 0 до 10 бар. Виміряне значення тиску доступне в контролері, і всі налаштування відносяться до масштабованої одиниці (бар). Блок живлення забезпечує подачу напруги на перетворювач тиску.

Датчик температури 4-20 мА

JUMO має широкий асортимент датчиків з аналоговим виходом 4 20 мА, наприклад датчик температури pt100 з інтегрованим передавачем 4-х струмових кіл по 20 мА JUMO E temp B.

Über die Autorin

Mein Name ist Ewelina Szmit und ich bin seit mehreren Jahren im Bereich Content Marketing tätig und verbinde meine beruflichen Fähigkeiten mit meiner Leidenschaft für das Schreiben. Ich bin davon überzeugt, dass selbst die technischsten Themen interessant und für jedermann zugänglich präsentiert werden können. Außerhalb der Arbeit entfalte ich meine Kreativität beim Erstellen von Zeitungscollagen. Meine Freizeit verbringe ich gerne aktiv, gehe mit meinem Hund spazieren oder laufe.

Comments

Please leave your comments through the form listed below. Your comments will be placed online after they have been approved through our pending process