Jak daleko można przesyłać sygnał 4–20 mA?

Jak daleko można przesyłać sygnał 4–20 mA?

Nie jest łatwo udzielić odpowiedzi na pytanie, czy jeśli inne czynniki wpływające na wszystkie inne czynniki zostaną zignorowane, możemy oszacować

w normalnych warunkach może pokonać około 200-500 m. Poznajmy kilka podstawowych informacji na temat 4-20mA.

1. Co to jest sygnał 4-20 mA?

Sygnał 4-20mA jest standardowym protokołem stosowanym w wielu gałęziach przemysłu. Jest to metoda przesyłania danych sygnału analogowego w dwuprzewodowej pętli prądowej, zapewniająca niezawodną komunikację pomiędzy urządzeniami. Wartości od 4 do 20 mA zazwyczaj reprezentują od 0 do 100% zakresu pomiarowego.

2. Korzyści z sygnałów 4-20mA

Dlaczego branże wolą używać sygnałów 4–20 mA? Po pierwsze, są mniej podatne na zakłócenia w porównaniu do sygnałów napięciowych. Umożliwia to transmisję na większe odległości bez utraty integralności sygnału. Co więcej, „live zero” przy 4 mA umożliwia wykrywanie usterek.

3. Jak przesyłany jest sygnał 4-20 mA?

Sygnał 4-20mA przesyłany jest dwuprzewodową pętlą prądową, w której jeden przewód stanowi napięcie zasilania, a drugi to droga powrotna do źródła. Zmienny prąd w pętli reprezentuje dane sygnału.

4. Należy jednak wziąć pod uwagę kilka czynników:

Element zakłócający:

①Napięcie wzbudzenia;

②Minimalne napięcie robocze dozwolone przez nadajnik;

③Rozmiar rezystora pobierającego napięcie używanego przez urządzenie płytkowe do gromadzenia prądu;

④Rozmiar rezystancji drutu.

Może łatwo obliczyć teoretyczną odległość transmisji sygnału prądowego 4-20mA.

Poprzez te cztery powiązane wielkości. Wśród nich Uo to napięcie zasilania nadajnika,

i należy zadbać o to, aby Uo ≥ Umin przy pełnym obciążeniu (prąd I=20mA). Mianowicie: Use-I.(RL+2r)≥ Umin.

Zwykle trzeba mierzyć różne nieelektryczne wielkości fizyczne, takie jak temperatura, ciśnienie,

szybkość, kąt i tak dalej w przemyśle. Wszystko trzeba przekonwertować na analogelektryczny

sygnał przesyłany do urządzenia sterującego lub wyświetlającego oddalonego o kilkaset metrów. To urządzenie konwertuje

wielkość fizyczną na sygnał elektryczny zwany nadajnikiem. Przesyłanie ilości analogowej wg

Najpopularniejszą metodą w przemyśle jest prąd 4-20 mA. Jeden z powodów przyjęcia obecnego sygnału

jest to, że nie jest łatwo ingerować w nieskończony opór wewnętrzny źródła prądu.

Rezystancja drutu połączonego szeregowo w pętli nie wpływa na dokładność i może przesyłać setki

metrów na zwykłej skrętce.

4-20mAokreślany jako prąd minimalny jako 4 mA, a prąd maksymalny jako 20 mA. W oparciu o wymagania przeciwwybuchowe,

ograniczenie wynosi 20 mA. Zbyt duża energia iskry może spowodować zapalenie łatwopalnego i wybuchowego gazu, dlatego najbardziej odpowiedni jest prąd 20 mA.

Wykryj przerwane przewody, a minimalna wartość to 4 mA zamiast 0 mA. Jeżeli kabel transmisyjny zostanie przerwany z powodu usterki,

prąd pętli spada do 0. Zwykle jako wartość alarmu odłączenia przyjmujemy 2 mA. Innym powodem jest to, że 4-20mA wykorzystuje

układ dwuprzewodowy. Oznacza to, że oba przewody są jednocześnie przewodami sygnałowymi i zasilającymi, a prąd 4 mA służy do zapewnienia statycznego prądu roboczego obwodu do czujnika.

Jak daleko można przesyłać sygnał 4–20 mA?

Element zakłócający:
①Związane z napięciem wzbudzenia;

②W odniesieniu do minimalnego napięcia roboczego dozwolonego przez nadajnik;

③Związane z rozmiarem rezystora pobierającego napięcie używanego przez urządzenie płytowe do gromadzenia prądu;

④Związane z wielkością rezystancji drutu.

Może łatwo obliczyć teoretyczną odległość transmisji sygnału prądowego 4-20mA.

Poprzez te cztery powiązane wielkości. Wśród nich Uo to napięcie zasilania nadajnika,

i należy zadbać o to, aby przy pełnym obciążeniu (prąd I=20mA) Uo≥Umin. Mianowicie: Use-I.(RL+2r)≥Umin.

Zgodnie z tym wzorem można obliczyć rezystancję dużego przewodu, gdy przetwornik pracuje przy niskim napięciu roboczym.

Hipoteza: znana: Ue = 24 V, I = 20 mA, RL = 250 Ω, Umin = 12 V. Znajdź maksymalną wartość r jako 175 Ω:

Następnie, zgodnie ze wzorem obliczeniowym rezystancji drutu:

Wśród nich:
ρ — — Rezystywność (rezystywność brązu = 0,017, rezystywność aluminium = 0,029)
L — — Długość kabla (jednostka: M)
S —— Linia przekroju poprzecznego (jednostka: milimetr kwadratowy)
Uwaga: Wartość rezystancji jest proporcjonalna do długości i odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego.

Im dłuższy drut, tym większy opór; im grubszy drut, tym niższy opór.

Weźmy na przykład drut miedziany, ρ= 0,017 Ω·mm2/m, czyli: rezystancja drutu miedzianego

o powierzchni przekroju 1mm2 i długości 1m wynosi 0,017Ω. Następnie długość drutu

175 Ω odpowiadające 1 mm2 wynosi 175/0,017 = 10294 (m). Teoretycznie transmisja sygnału 4-20mA

może osiągnąć dziesiątki tysięcy metrów (w zależności od czynników takich jak różne wzbudzenia

napięcia i najniższe napięcie robocze przetwornika).

HENGKO ma ponad 10 lat niestandardowego doświadczenia OEM/ODM i profesjonalizmu

możliwości wspólnego projektowania/projektowania wspomaganego. Zapewniamy wyjście 4-20mA i RS485

czujnik gazu/alarm/moduł/elementy. Temperatura i wilgotność na wyjściu 4-20mA i RS485

dostępny jest również czujnik/przetwornik/sonda. HENGKO zostało specjalnie zaprojektowane dla klientów

spełniają rygorystyczne wymagania pomiarowe procesów przemysłowych i kontroli środowiska.

Dlaczego do transmisji sygnału w oprzyrządowaniu używa się napięcia od 4 do 20 mA?

Możesz sprawdzić poniższy film, aby poznać szczegóły.

Wniosek

Sygnał 4-20 mA nie bez powodu jest standardem branżowym. Kluczową zaletą jest możliwość transmisji na duże odległości bez utraty dokładności. Chociaż nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie „jak daleko”, ponieważ zależy to w dużej mierze od czynników takich jak rezystancja przewodu, szum sygnału, zasilanie i rezystancja obciążenia, przy zastosowaniu odpowiednich środków może niezawodnie pokryć znaczne odległości. Dzięki praktycznemu zastosowaniu w przemyśle i technologii czujników dostrzegamy wartość i znaczenie sygnałów 4-20 mA w naszym połączonym świecie.

Często zadawane pytania

1. Jakie jest znaczenie „żywego zera” przy 4 mA w sygnale 4-20 mA?

„Żywe zero” przy 4 mA umożliwia wykrywanie usterek. Jeśli sygnał spadnie poniżej 4 mA, oznacza to usterkę, taką jak przerwa w pętli lub awarię urządzenia.

2. Dlaczego sygnał 4-20 mA jest mniej podatny na zakłócenia?

Na sygnały prądowe w mniejszym stopniu wpływają zmiany rezystancji i szumy elektryczne. Dlatego są preferowane do transmisji na duże odległości i w środowiskach z zakłóceniami elektrycznymi.

3. Jaką rolę w transmisji sygnału 4-20mA odgrywa rezystancja obciążenia?

Rezystancja obciążenia powinna odpowiadać napięciu zasilania. Jeśli rezystancja obciążenia jest zbyt wysoka, zasilacz może nie być w stanie wysterować prądu pętli, ograniczając odległość transmisji.

4. Czy sygnał 4-20mA można przesyłać bezprzewodowo?

Tak, przy wykorzystaniu specjalnie zaprojektowanych do tego celu nadajników i odbiorników, możliwe jest bezprzewodowe przesyłanie sygnałów 4-20mA.

5. Czy istnieje możliwość wydłużenia zasięgu transmisji sygnału 4-20mA?

Tak, stosując odpowiednie okablowanie, redukując hałas, zapewniając wystarczające zasilanie i równoważąc rezystancję obciążenia, można wydłużyć odległość transmisji.

Jeżeli ciekawi Cię potencjał sygnałów 4-20mA i chcesz wdrożyć lub zoptymalizować tego typu systemy w swojej branży,

nie wahaj się zrobić kolejnego kroku. Aby uzyskać więcej informacji, wsparcia lub konsultacji, skontaktuj się z ekspertami.

Skontaktuj się teraz z HENGKO pod adresemka@hengko.comi wspólnie osiągnijmy optymalne odległości transmisji.