Jakie jest wyjście 4-20 mA?
1.) Wprowadzenie
4-20 mA (miliamper) to rodzaj prądu elektrycznego powszechnie stosowany do przesyłania sygnałów analogowych w systemach sterowania procesami przemysłowymi i automatyce. Jest to samozasilająca się pętla prądowa niskiego napięcia, która może przesyłać sygnały na duże odległości i w środowiskach zaszumionych elektrycznie, bez znaczącej degradacji sygnału.
Zakres 4–20 mA reprezentuje zakres 16 miliamperów, przy czym cztery miliampery reprezentują minimalną lub zerową wartość sygnału, a 20 miliamperów reprezentują wartość maksymalną lub pełną skalę sygnału. Rzeczywista wartość przesyłanego sygnału analogowego jest kodowana jako pozycja w tym zakresie, przy czym poziom prądu jest proporcjonalny do wartości sygnału.
Wyjście 4-20 mA jest często wykorzystywane do przesyłania sygnałów analogowych z czujników i innych urządzeń obiektowych, takich jak sondy temperatury i przetworniki ciśnienia, do systemów sterowania i monitorowania. Służy również do przesyłania sygnałów między różnymi komponentami w systemie sterowania, na przykład z programowalnego sterownika logicznego (PLC) do siłownika zaworu.
W automatyce przemysłowej wyjście 4-20mA jest powszechnie stosowanym sygnałem do przesyłania informacji z czujników i innych urządzeń. Wyjście 4-20 mA, zwane również pętlą prądową, to solidna i niezawodna metoda przesyłania danych na duże odległości, nawet w hałaśliwym otoczeniu. W tym poście na blogu omówione zostaną podstawy wyjścia 4-20 mA, w tym jego działanie oraz zalety i wady stosowania go w systemach automatyki przemysłowej.
Wyjście 4-20mA to sygnał analogowy przesyłany stałym prądem o natężeniu 4-20 miliamperów (mA). Często służy do przesyłania informacji o pomiarze wielkości fizycznej, takiej jak ciśnienie, temperatura lub natężenie przepływu. Na przykład czujnik temperatury może przesyłać sygnał 4–20 mA proporcjonalny do mierzonej temperatury.
Jedną z głównych zalet stosowania wyjścia 4-20mA jest to, że jest to uniwersalny standard w automatyce przemysłowej. Oznacza to, że szeroka gama urządzeń, takich jak czujniki, sterowniki i siłowniki, jest zaprojektowana tak, aby była kompatybilna z sygnałami 4-20 mA. Ułatwia integrację nowych urządzeń z istniejącym systemem, o ile obsługują one wyjście 4-20 mA.
2.) Jak działa wyjście 4-20 mA?
Sygnał wyjściowy 4-20 mA przesyłany jest za pomocą pętli prądowej, która składa się z nadajnika i odbiornika. Nadajnik, zazwyczaj czujnik lub inne urządzenie mierzące wielkość fizyczną, generuje sygnał 4-20 mA i wysyła go do odbiornika. Odbiornik, zazwyczaj kontroler lub inne urządzenie odpowiedzialne za przetwarzanie sygnału, odbiera sygnał 4-20mA i interpretuje zawarte w nim informacje.
Aby sygnał 4-20 mA mógł być przesyłany dokładnie, ważne jest utrzymanie stałego prądu w pętli. Osiąga się to poprzez zastosowanie w przetworniku rezystora ograniczającego prąd, który ogranicza ilość prądu, który może przepływać przez obwód. Rezystancję rezystora ograniczającego prąd dobiera się tak, aby umożliwić przepływ żądanego zakresu 4–20 mA przez pętlę.
Jedną z kluczowych zalet stosowania pętli prądowej jest to, że umożliwia ona transmisję sygnału 4-20 mA na duże odległości bez pogorszenia sygnału. Dzieje się tak dlatego, że sygnał przesyłany jest w postaci prądu, a nie napięcia, które jest mniej podatne na zakłócenia i szumy. Ponadto pętle prądowe mogą przesyłać sygnał 4-20 mA za pomocą skrętki dwużyłowej lub kabla koncentrycznego, zmniejszając ryzyko degradacji sygnału.
3.) Zalety korzystania z wyjścia 4-20 mA
Stosowanie wyjścia 4-20 mA w systemach automatyki przemysłowej ma kilka zalet. Niektóre z kluczowych korzyści obejmują:
Transmisja sygnału na duże odległości:Wyjście 4-20 mA może przesyłać sygnały na duże odległości bez pogorszenia sygnału. Idealnie nadaje się do zastosowań, w których nadajnik i odbiornik są daleko od siebie, na przykład w dużych zakładach przemysłowych lub na morskich platformach wiertniczych.
Odp.: Wysoka odporność na zakłócenia:Pętle prądowe są bardzo odporne na szumy i zakłócenia, co czyni je idealnymi do stosowania w hałaśliwym otoczeniu. Jest to szczególnie ważne w warunkach przemysłowych, gdzie zakłócenia elektryczne pochodzące z silników i innego sprzętu mogą powodować problemy z transmisją sygnału.
B: Kompatybilność z szeroką gamą urządzeń:Ponieważ wyjście 4-20mA jest uniwersalnym standardem w automatyce przemysłowej, jest kompatybilne z wieloma urządzeniami. Ułatwia integrację nowych urządzeń z istniejącym systemem, o ile obsługują one wyjście 4-20 mA.
4.) Wady stosowania wyjścia 4-20mA
Chociaż wyjście 4-20 mA ma wiele zalet, istnieją również pewne wady stosowania go w systemach automatyki przemysłowej. Należą do nich:
Odp.: Ograniczona rozdzielczość:Wyjście 4-20mA jest sygnałem analogowym przesyłanym w ciągłym zakresie wartości. Jednak rozdzielczość sygnału ograniczona jest zakresem 4-20mA, czyli tylko 16mA. Może to nie wystarczyć w zastosowaniach wymagających wysokiego stopnia precyzji i czułości.
B: Zależność od zasilania:Aby sygnał 4-20 mA mógł być przesyłany dokładnie, ważne jest utrzymanie stałego prądu w pętli. Wymaga to zasilania, co może wiązać się z dodatkowymi kosztami i złożonością systemu. Ponadto może nastąpić awaria lub przerwa w zasilaniu, co może mieć wpływ na transmisję sygnału 4-20mA.
5.) Wniosek
Wyjście 4-20mA jest powszechnie stosowanym typem sygnału w systemach automatyki przemysłowej. Transmisja odbywa się za pomocą prądu stałego o natężeniu 4-20 mA, a odbiór odbywa się za pomocą pętli prądowej składającej się z nadajnika i odbiornika. Wyjście 4-20 mA ma kilka zalet, w tym transmisję sygnału na duże odległości, wysoką odporność na zakłócenia i kompatybilność z szeroką gamą urządzeń. Ma jednak też pewne wady, m.in. ograniczoną rozdzielczość i zależność od źródła zasilania. Ogólnie rzecz biorąc, wyjście 4-20 mA jest niezawodną i solidną metodą przesyłania danych w systemach automatyki przemysłowej.
Jaka jest różnica między wyjściem 4-20 mA, 0-10 V, 0-5 V i I2C?
4–20 mA, 0–10 V i 0–5 V to sygnały analogowe powszechnie stosowane w automatyce przemysłowej i innych zastosowaniach. Służą do przesyłania informacji o pomiarze wielkości fizycznej, takiej jak ciśnienie, temperatura lub natężenie przepływu.
Główną różnicą między tego typu sygnałami jest zakres wartości, jakie mogą przesyłać. Sygnały 4-20 mA są przesyłane przy użyciu stałego prądu o natężeniu 4-20 miliamperów, sygnały 0-10 V są przesyłane przy użyciu napięcia z zakresu od 0 do 10 woltów, a sygnały 0-5 V są przesyłane przy napięciu z zakresu od 0 do 5 woltów.
I2C (Inter-Integrated Circuit) to cyfrowy protokół komunikacyjny używany do przesyłania danych pomiędzy urządzeniami. Jest powszechnie stosowany w systemach wbudowanych i innych aplikacjach, w których wiele urządzeń musi się ze sobą komunikować. W przeciwieństwie do sygnałów analogowych, które przesyłają informacje w postaci ciągłego zakresu wartości, I2C wykorzystuje do przesyłania danych serię impulsów cyfrowych.
Każdy z tych typów sygnałów ma swój własny zestaw zalet i wad, a najlepszy wybór będzie zależał od konkretnych wymagań aplikacji. Na przykład sygnały 4–20 mA są często preferowane do transmisji sygnału na duże odległości i dużej odporności na zakłócenia, podczas gdy sygnały 0–10 V i 0–5 V mogą zapewniać wyższą rozdzielczość i lepszą dokładność. I2C jest powszechnie używany do komunikacji na małe odległości pomiędzy niewielką liczbą urządzeń.
1. Zakres wartości:Sygnały 4–20 mA przesyłają prąd w zakresie od 4 do 20 miliamperów, sygnały 0–10 V przesyłają napięcie w zakresie od 0 do 10 woltów, a sygnały 0–5 V przesyłają napięcie w zakresie od 0 do 5 woltów. I2C jest cyfrowym protokołem komunikacyjnym i nie przesyła wartości ciągłych.
2. Transmisja sygnału:Sygnały 4-20mA i 0-10V przesyłane są odpowiednio za pomocą pętli prądowej lub napięcia. Za pomocą napięcia przesyłane są również sygnały 0-5 V. I2C jest przesyłany za pomocą serii impulsów cyfrowych.
3. Kompatybilność:Sygnały 4–20 mA, 0–10 V i 0–5 V są zazwyczaj kompatybilne z wieloma urządzeniami, ponieważ są szeroko stosowane w automatyce przemysłowej i innych zastosowaniach. I2C jest używany głównie w systemach wbudowanych i innych aplikacjach, w których wiele urządzeń musi się ze sobą komunikować.
4. Rozdzielczość:Sygnały 4-20mA mają ograniczoną rozdzielczość ze względu na ograniczony zakres wartości, jakie mogą przesyłać (tylko 16mA). Sygnały 0-10 V i 0-5 V mogą oferować wyższą rozdzielczość i lepszą dokładność, w zależności od specyficznych wymagań aplikacji. I2C jest protokołem cyfrowym i nie ma takiej rozdzielczości jak sygnały analogowe.
5. Odporność na zakłócenia:Sygnały 4-20mA charakteryzują się dużą odpornością na szumy i zakłócenia ze względu na wykorzystanie pętli prądowej do transmisji sygnału. Sygnały 0-10 V i 0-5 V mogą być bardziej podatne na zakłócenia, w zależności od konkretnej implementacji. I2C jest ogólnie odporny na szumy, ponieważ wykorzystuje impulsy cyfrowe do transmisji sygnału.
Który z nich jest najczęściej używany?
Który z nich jest najlepszą opcją wyjściową dla przetwornika temperatury i wilgotności?
Trudno powiedzieć, która opcja wyjścia jest najczęściej stosowana w przetwornikach temperatury i wilgotności, ponieważ zależy to od konkretnego zastosowania i wymagań systemu. Jednakże napięcia 4–20 mA i 0–10 V są szeroko stosowane do przesyłania pomiarów temperatury i wilgotności w automatyce przemysłowej i innych zastosowaniach.
4-20 mA jest popularnym wyborem dla przetworników temperatury i wilgotności ze względu na jego solidność i możliwości transmisji na duże odległości. Jest również odporny na hałas i zakłócenia, dzięki czemu nadaje się do stosowania w hałaśliwym otoczeniu.
0-10 V to kolejna szeroko stosowana opcja dla przetworników temperatury i wilgotności. Oferuje wyższą rozdzielczość i lepszą dokładność niż 4-20mA, co może mieć znaczenie w zastosowaniach wymagających dużej precyzji.
Ostatecznie najlepsza opcja wyjściowa dla przetwornika temperatury i wilgotności będzie zależała od konkretnych wymagań aplikacji. Czynniki wpływające na odległość między nadajnikiem a odbiornikiem, wymagany poziom dokładności i rozdzielczości oraz środowisko operacyjne (np. obecność szumu i zakłóceń).
Jakie jest główne zastosowanie wyjścia 4-20 mA?
Wyjście 4-20 mA jest szeroko stosowane w automatyce przemysłowej i innych zastosowaniach ze względu na jego solidność i możliwości transmisji na duże odległości. Niektóre typowe zastosowania wyjścia 4-20 mA obejmują:
1. Kontrola procesu:Prąd 4–20 mA jest często używany do przesyłania zmiennych procesowych, takich jak temperatura, ciśnienie i natężenie przepływu, z czujników do sterowników w systemach sterowania procesami.
2. Oprzyrządowanie przemysłowe:Prąd 4–20 mA jest powszechnie używany do przesyłania danych pomiarowych z przyrządów przemysłowych, takich jak przepływomierze i czujniki poziomu, do sterowników lub wyświetlaczy.
3. Automatyka budynków:Prąd 4-20 mA stosowany jest w systemach automatyki budynków do przesyłania informacji o temperaturze, wilgotności i innych warunkach środowiskowych z czujników do sterowników.
4. Wytwarzanie energii:Prąd 4–20 mA jest stosowany w elektrowniach do przesyłania danych pomiarowych z czujników i przyrządów do sterowników i wyświetlaczy.
5. Ropa i gaz:Prąd 4–20 mA jest powszechnie stosowany w przemyśle naftowym i gazowym do przesyłania danych pomiarowych z czujników i przyrządów na platformach morskich i rurociągach.
6. Oczyszczanie wody i ścieków:Prąd 4–20 mA stosowany jest w oczyszczalniach wody i ścieków do przesyłania danych pomiarowych z czujników i przyrządów do sterowników i wyświetlaczy.
7. Jedzenie i napoje:Prąd 4–20 mA stosowany jest w przemyśle spożywczym i napojów do przesyłania danych pomiarowych z czujników i przyrządów do sterowników i wyświetlaczy.
8. Motoryzacja:Prąd 4-20 mA jest stosowany w przemyśle motoryzacyjnym do przesyłania danych pomiarowych z czujników i przyrządów do sterowników i wyświetlaczy.
Czy chcesz dowiedzieć się więcej o naszym przetworniku temperatury i wilgotności 4-20? Skontaktuj się z nami e-mailemka@hengko.comaby uzyskać odpowiedzi na wszystkie pytania i uzyskać więcej informacji o naszym produkcie. Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci podjąć decyzję najlepszą dla Twoich potrzeb. Nie wahaj się z nami skontaktować – czekamy na wiadomość od Ciebie!
Czas publikacji: 04 stycznia 2023 r
