یک ترانسمیتر 4-20 میلی آمپر چگونه کار می کند؟
در این مقاله به نحوه عملکرد یک ترانسمیتر 4 تا 20 میلی آمپر می پردازیم. یک سنسور پارامترهایی مانند دما، فشار ، جریان یا سطح را اندازه گیری می کند . بخش الکترونیکی ترانسمیتر سیگنال دریافتی از سنسور را به شکل مناسب مطابق با طراحی ترانسمیتر تبدیل می کند.رایج ترین نوع خروجی ترانسمیتر سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر است. سیگنال های دیگری مانند Foundation Fieldbus و Profibus نیز در دسترس هستند، اما سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر به طور گسترده استفاده می شود. سیگنال توسط سیستمی مانند PLC یا DCS استفاده می شود.
ترانسمیتر 4 تا 20 میلی آمپر
ترانسمیتر وسیله ای الکترونیکی است که سیگنال دریافتی از حسگر را به فرم مناسب تبدیل می کند. ترانسمیتر 4 تا 20 میلی آمپر تقریباً در تمام صنایع کاربرد زیادی دارد. همه ترانسمیتر های 4 تا 20 میلی آمپر ترانسمیتر های حلقه ای هستند. هر ترانسمیتر دارای یک حلقه اختصاصی است که از طریق آن با سیستم برای انتقال سیگنال به سیستم ارتباط برقرار می کند.
4 میلی آمپر مقدار کم دهانه پیکربندی شده برای ترانسمیتر را نشان می دهد. در حالی که 20 میلی آمپر مقدار بالای دهانه پیکربندی شده برای ترانسمیتر را نشان می دهد. 4 میلی آمپر برای داشتن یک صفر زنده در سیستم انتخاب شده است. این صفر زنده هرگونه خرابی کابل یا خطای حلقه را تشخیص می دهد.
فرض کنید از یک ترانسمیتر دما برای اندازه گیری دمای یک کوره استفاده می شود. محدوده تنظیم شده برای ترانسمیتر دما 0 تا 1000 درجه سانتیگراد است. بنابراین، در دمای 0 درجه سانتیگراد، خروجی از ترانسمیتر 4 میلی آمپر خواهد بود. در حالی که در دمای 1000 درجه سانتی گراد خروجی ترانسمیتر 20 میلی آمپر خواهد بود.ترانسمیتر 4 تا 20 میلی آمپر طبق استاندارد به 24 VDC با جریان 20 میلی آمپر نیاز دارد. به طور کلی، جریان همیشه بیش از 20 میلی آمپر توسط سیستم تامین می شود. سپس ترانسمیتر، mA را مطابق متغیر فرآیند دستکاری می کند.
اجازه دهید ببینیم ترانسمیتر چگونه به ورودی های مختلف سنسور پاسخ می دهد
ترانسمیتر و اتصال کارت ورودی آنالوگ
همانطور که در شکل نشان داده شده است، ترانسمیتر 24 VDC از یک کارت ورودی آنالوگ تامین می شود. در کابل حلقه منفی از مقاومت 250 اهم استفاده شده است. هدف این مقاومت تبدیل میلی آمپر دریافتی از ترانسمیتر به ولتاژی در محدوده 1 ولت تا 5 ولت است.
اگر جریان 4 میلی آمپر باشد، طبق قانون اهم،
ولتاژ (V) = جریان (I) * مقاومت (R)
V = 4 میلی آمپر * 250 اهم
ولتاژ (V) = 1000 میلی ولت = 1 ولت
به طور مشابه، برای 20 میلی آمپر، ولتاژ 5 ولت است
اجازه دهید مواردی را برای ترانسمیتر دما با عملکرد آن در محدوده 0 تا 1000 درجه سانتیگراد ببینیم.
مورد 1: متغیر فرآیند 0% است یعنی 0 درجه سانتیگراد
خروجی ترانسمیتر 4 میلی آمپر خواهد بود زمانی که ترانسمیتر 0 درجه سانتیگراد را به عنوان ورودی از سنسور دریافت کند که ممکن است یک RTD یا یک ترموکوپل باشد . این مقدار مربوط به 0٪ از دامنه پیکربندی شده است. بنابراین در این حالت ولتاژ همان طور که در محاسبات دیدیم 1 ولت خواهد بود.
مورد 2: متغیر فرآیند 25 درصد است یعنی 250 درجه سانتیگراد
ترانسمیتر خروجی 8 میلی آمپر مربوط به ورودی 250 درجه سانتیگراد را از عنصر حسگر درجه حرارت اولیه ارائه می دهد. این مقدار مربوط به 25٪ از دامنه پیکربندی شده است. بنابراین، ولتاژ 2 ولت در مقاومت 250 اهم خواهد بود.
مورد 3: متغیر فرآیند 50 درصد است یعنی 500 درجه سانتیگراد
ترانسمیتر خروجی 12 میلی آمپر مربوط به ورودی 500 درجه سانتیگراد را از عنصر حسگر درجه حرارت اولیه ارائه می دهد. این مقدار 50 درصد از دامنه پیکربندی شده است. بنابراین، ولتاژ 3 ولت در مقاومت 250 اهم خواهد بود .
مورد 4: متغیر فرآیند 75 درصد است یعنی 750 درجه سانتیگراد
ترانسمیتر خروجی 16 میلی آمپر مربوط به ورودی 750 درجه سانتیگراد را از عنصر حسگر درجه حرارت اولیه ارائه می دهد. این مقدار مربوط به 75٪ از دامنه پیکربندی شده است. بنابراین، ولتاژ 4 ولت در مقاومت 250 اهم خواهد بود.
مورد 5: متغیر فرآیند 100% است یعنی 1000 درجه سانتیگراد
ترانسمیتر خروجی 20 میلی آمپر مربوط به ورودی 1000 درجه سانتیگراد را از عنصر سنجش درجه حرارت اولیه ارائه می دهد. این مقدار مربوط به 50٪ از دامنه پیکربندی شده است. بنابراین، ولتاژ 5 ولت در مقاومت 250 اهم خواهد بود.
ترانسمیتر mA متفاوتی را برای ورودی های مختلف از عنصر حسگر اولیه تولید می کند. هنگامی که متغیر فرآیند در محدوده پیکربندی شده باشد، میلی آمپر در محدوده 4 تا 20 میلی آمپر باقی می ماند. mA مطابق با ورودی عنصر حسگر اولیه تغییر می کند و بنابراین mA متفاوتی تولید می کند.
مزایای اصلی یک حلقه 4 تا 20 میلی آمپر چیست؟
یکی از مهمترین مزایای استفاده از ترانسمیتر 4 تا 20 میلی آمپری این است که صفر در اینجا فعال است. بنابراین، در صورت خرابی کابل یا خطای حلقه، می توانیم به سرعت خرابی را شناسایی کنیم. ترانسمیتر هایی که روی 4 تا 20 میلی آمپر کار می کنند به یک جفت کابل نیاز دارند.یک کابل جفت پیچ خورده برای انتقال جریان 4 تا 20 میلی آمپر استفاده می شود. کابل جفت پیچ خورده نویز الکتریکی را که در انتقال داده ها به سیستم بسیار مهم است، حذف می کند. همچنین حلقه 4 تا 20 میلی آمپری مانند سیستم 3 سیم و 4 سیم برای روشن کردن ترانسمیتر به کابل دیگری نیاز ندارد .همچنین مزیت استفاده از 4 تا 20 میلی آمپر این است که سیگنال جریان مانند سیگنال ولتاژ افت نمی کند.
