Hoe ver kan een signaal van 4-20 mA worden verzonden?

Hoe ver kan een signaal van 4-20 mA worden verzonden?

Dit is niet zo eenvoudig om een ​​antwoord op de vraag te geven, als andere factoren van invloed zijn op alle andere factoren, kunnen we een schatting maken

voor normale omstandigheden kan het ongeveer 200-500 meter zijn. Laten we wat basisinformatie weten over 4-20mA.

1. Wat is een 4-20mA-signaal?

Het 4-20mA-signaal is een standaardprotocol dat in veel industrieën wordt gebruikt. Het is een methode voor het verzenden van analoge signaalgegevens in een tweedraads stroomlus, waardoor een betrouwbare manier wordt geboden om tussen apparaten te communiceren. De waarden van 4-20 mA vertegenwoordigen doorgaans 0 tot 100% van een meetbereik.

2. Voordelen van 4-20mA-signalen

Waarom geven industrieën er de voorkeur aan om 4-20mA-signalen te gebruiken? Ten eerste zijn ze minder gevoelig voor ruis in vergelijking met spanningssignalen. Dit maakt transmissie over langere afstanden mogelijk zonder de signaalintegriteit in gevaar te brengen. Bovendien maakt de "live zero" bij 4mA foutdetectie mogelijk.

3. Hoe wordt een 4-20mA-signaal verzonden?

Een signaal van 4-20 mA wordt verzonden via een tweedraads stroomlus, waarbij de ene draad de voedingsspanning is en de andere een retourpad naar de bron. De variërende stroom binnen de lus vertegenwoordigt de signaalgegevens.

4. Maar er zijn enkele factoren waarmee u rekening moet houden:

Gehinderd element:

①Excitatiespanning;

②Minimale bedrijfsspanning toegestaan ​​door de zender;

③Grootte van de spanningsopnameweerstand die door het bordapparaat wordt gebruikt om stroom te verzamelen;

④Grootte van de draadweerstand.

Het kan eenvoudig de theoretische transmissieafstand van een stroomsignaal van 4-20 mA berekenen.

Via deze vier gerelateerde grootheden. Onder hen is Uo de voedingsspanning van de zender,

en er moet voor worden gezorgd dat Uo ≥ Umin bij volledige belasting (stroom I=20mA). Namelijk: Gebruik-I.(RL+2r)≥ Umin.

Het moet meestal verschillende niet-elektrische fysieke grootheden meten, zoals temperatuur, druk,

tarief, hoek enzovoort in industriële. Ze moeten allemaal worden omgezet in een analoogelektrisch

signaal dat wordt overgedragen naar een bedienings- of weergaveapparaat op een paar honderd meter afstand. Dit apparaat converteert

fysieke grootheid omzetten in een elektrisch signaal dat een zender wordt genoemd. Het verzenden van de analoge grootheid door

4-20 mA stroom is de meest gebruikelijke methode in de industrie. Eén reden om het huidige signaal over te nemen

is dat het niet gemakkelijk is om te interfereren met de oneindige interne weerstand van de huidige bron.

De weerstand van de draad in serie in de lus heeft geen invloed op de nauwkeurigheid en kan honderden verzenden

van meters op het gewone twisted pair.

4-20mAverwijst naar de minimale stroom als 4mA, en de maximale stroom is 20mA. Gebaseerd op de explosieveilige eis,

de beperking is 20 mA. Te veel vonkenergie kan brandbaar en explosief gas doen ontbranden, dus een stroomsterkte van 20 mA is het meest geschikt.

Detecteer gebroken draden en de minimumwaarde is 4 mA in plaats van 0 mA. Als de transmissiekabel door een storing kapot is,

de lusstroom daalt naar 0. Normaal gesproken nemen we 2 mA als ontkoppelingsalarmwaarde. Een andere reden is dat de 4-20mA een

tweedraads systeem. Dat wil zeggen dat de twee draden tegelijkertijd de signaal- en de voedingsdraden zijn, en dat 4 mA wordt gebruikt om de statische werkstroom van het circuit naar de sensor te leveren.

Hoe ver kan een signaal van 4-20 mA worden verzonden?

Gehinderd element:
① Gerelateerd aan de excitatiespanning;

② Gerelateerd aan de minimale bedrijfsspanning die door de zender is toegestaan;

③ Gerelateerd aan de grootte van de spanningsopnemende weerstand die door het bordapparaat wordt gebruikt om stroom te verzamelen;

④ Gerelateerd aan de grootte van de draadweerstand.

Het kan eenvoudig de theoretische transmissieafstand van een stroomsignaal van 4-20 mA berekenen.

Via deze vier gerelateerde grootheden. Onder hen is Uo de voedingsspanning van de zender,

en er moet voor worden gezorgd dat Uo≥Umin bij volledige belasting (stroom I=20mA). Namelijk: Gebruik-I.(RL+2r)≥Umin.

Volgens deze formule kan de grote draadweerstand worden berekend wanneer de zender op een lage bedrijfsspanning staat.

Hypothese:bekend:Ue=24V,I=20mA,RL=250Ω,Umin=12V.Vind de maximale waarde van r als 175Ω:

En dan, volgens de berekeningsformule van draadweerstand:

Onder hen:
ρ — — Weerstandsvermogen (bronsweerstand = 0,017, aluminiumweerstand = 0,029)
L —— De lengte van de kabel (eenheid: M)
S——Lijn van de doorsnede (Eenheid: Vierkante millimeter)
Opmerking: de weerstandswaarde is evenredig met de lengte en omgekeerd evenredig met het dwarsdoorsnedeoppervlak.

Hoe langer de draad, hoe groter de weerstand; hoe dikker de draad, hoe lager de weerstand.

Neem als voorbeeld koperdraad, ρ= 0,017 Ω·mm2/m, dat wil zeggen: de weerstand van een koperdraad

met een doorsnede van 1 mm2 en een lengte van 1 m is 0,017 Ω. Dan is de draadlengte van

175Ω overeenkomend met 1 mm2 is 175/0,017=10294 (m). In theorie 4-20mA signaaloverdracht

kan tienduizenden meters bereiken (afhankelijk van factoren zoals verschillende excitatie

spanningen en de laagste werkspanning van de zender).

HENGKO heeft meer dan 10 jaar OEM / ODM-ervaring op maat en professioneel

mogelijkheden voor collaboratief ontwerp/ondersteund ontwerp. Wij bieden 4-20mA en RS485-uitgang

gassensor/alarm/module/elementen. De 4-20mA en RS485 uitgangstemperatuur en vochtigheid

sensor / zender / sonde zijn ook beschikbaar. HENGKO is speciaal ontworpen voor klanten

voldoen aan de veeleisende meetvereisten van industriële processen en milieucontrole.

Waarom wordt 4 tot 20 ma gebruikt voor signaaloverdracht in instrumentatie?

U kunt de volgende video bekijken om details te kennen.

Conclusie

Het 4-20mA-signaal is niet voor niets een industriestandaard. Het vermogen om over lange afstanden te worden verzonden zonder verlies van nauwkeurigheid is een belangrijk voordeel. Hoewel er geen definitief antwoord is op de vraag ‘hoe ver’, omdat dit grotendeels afhangt van factoren als draadweerstand, signaalruis, stroomvoorziening en belastingsweerstand, kan het met de juiste maatregelen op betrouwbare wijze aanzienlijke afstanden overbruggen. Door de praktische toepassing ervan in industrieën en sensortechnologie zien we de waarde en het belang van 4-20mA-signalen in onze onderling verbonden wereld.

Veelgestelde vragen

1. Wat is het belang van de "live zero" bij 4mA in een 4-20mA-signaal?

De "live zero" bij 4mA maakt foutdetectie mogelijk. Als een signaal onder de 4 mA daalt, duidt dit op een fout, zoals een breuk in de lus of een apparaatstoring.

2. Waarom is een signaal van 4-20 mA minder gevoelig voor ruis?

Stroomsignalen worden minder beïnvloed door weerstandsveranderingen en elektrische ruis. Daarom hebben ze de voorkeur voor transmissie over lange afstanden en in omgevingen met elektrische ruis.

3. Welke rol speelt belastingsweerstand bij de overdracht van een 4-20mA-signaal?

De belastingsweerstand moet overeenkomen met de voeding. Als de belastingsweerstand te hoog is, kan de voeding de lusstroom mogelijk niet aandrijven, waardoor de transmissieafstand beperkt wordt.

4. Kan een 4-20mA-signaal draadloos worden verzonden?

Ja, met behulp van zenders en ontvangers die speciaal voor dit doel zijn ontworpen, kunnen 4-20mA-signalen draadloos worden verzonden.

5. Is het mogelijk om de transmissieafstand van een 4-20mA-signaal te vergroten?

Ja, door het gebruik van de juiste bedrading, het verminderen van ruis, het zorgen voor voldoende stroomvoorziening en het balanceren van de belastingsweerstand, kan de transmissieafstand worden vergroot.

Als u geïntrigeerd bent door de mogelijkheden van 4-20mA-signalen en dergelijke systemen in uw branche wilt implementeren of optimaliseren,

aarzel niet om de volgende stap te zetten. Neem voor meer informatie, ondersteuning of advies contact op met de experts.

Neem nu contact op met HENGKO viaka@hengko.comen laten we samen optimale transmissieafstanden bereiken.