สัญญาณ 4-20mA สามารถส่งสัญญาณได้ไกลแค่ไหน?

สามารถส่งสัญญาณ 4-20mA ได้ไกลแค่ไหน?

การตอบคำถามนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย หากหากละเลยปัจจัยอื่นๆ ที่มีอิทธิพลต่อปัจจัยอื่นๆ ทั้งหมด เราก็สามารถประมาณได้

สำหรับสภาพปกติสามารถไปได้ประมาณ 200-500 ม. มารู้จักข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ 4-20mA กันดีกว่า

1. สัญญาณ 4-20mA คืออะไร

สัญญาณ 4-20mA เป็นโปรโตคอลมาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เป็นวิธีการส่งข้อมูลสัญญาณอะนาล็อกในวงจรกระแสไฟแบบสองสาย ซึ่งเป็นวิธีที่เชื่อถือได้ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ โดยทั่วไปค่าตั้งแต่ 4-20mA จะแสดงเป็น 0 ถึง 100% ของช่วงการวัด

2. ประโยชน์ของสัญญาณ 4-20mA

เหตุใดอุตสาหกรรมจึงนิยมใช้สัญญาณ 4-20mA ประการแรก มีความไวต่อสัญญาณรบกวนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลได้ในระยะทางไกลขึ้นโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ นอกจากนี้ "ศูนย์สด" ที่ 4mA ช่วยให้สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดได้

3. การส่งสัญญาณ 4-20mA เป็นอย่างไร

สัญญาณ 4-20mA จะถูกส่งผ่านวงจรกระแสสองสาย โดยที่สายหนึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าและอีกสายเป็นเส้นทางส่งคืนไปยังแหล่งกำเนิด กระแสที่แปรผันภายในลูปแสดงถึงข้อมูลสัญญาณ

4. แต่มีปัจจัยบางประการที่คุณต้องพิจารณา:

องค์ประกอบที่ถูกรบกวน：

①แรงดันกระตุ้น;

②แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่อนุญาตโดยเครื่องส่งสัญญาณ

๓ขนาดของตัวต้านทานรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยอุปกรณ์บอร์ดเพื่อรวบรวมกระแส

④ขนาดของความต้านทานของสายไฟ

สามารถคำนวณระยะการส่งสัญญาณทางทฤษฎีของสัญญาณกระแส 4-20mA ได้อย่างง่ายดาย

ผ่านปริมาณที่เกี่ยวข้องทั้งสี่นี้ ในหมู่พวกเขา Uo คือแรงดันไฟฟ้าของเครื่องส่งสัญญาณ

และต้องแน่ใจว่า Uo ≥ Umin ที่โหลดเต็ม (กระแส I=20mA) กล่าวคือ: Use-I.(RL+2r)≥ Umin

โดยปกติจะต้องวัดปริมาณทางกายภาพที่ไม่ใช่ไฟฟ้าต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน

อัตรา มุม และอื่นๆ ในอุตสาหกรรม พวกเขาทั้งหมดจะต้องถูกแปลงเป็นอะนาล็อกไฟฟ้า

สัญญาณที่ถ่ายโอนไปยังตัวควบคุมหรืออุปกรณ์แสดงผลที่อยู่ห่างออกไปไม่กี่ร้อยเมตร อุปกรณ์นี้จะแปลง

ปริมาณทางกายภาพให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่เรียกว่าเครื่องส่ง การส่งปริมาณอะนาล็อกโดย

กระแสไฟ 4-20 mA เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม เหตุผลหนึ่งในการรับสัญญาณปัจจุบัน

คือมันไม่ง่ายเลยที่จะเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับความต้านทานภายในอันไม่มีที่สิ้นสุดของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน

ความต้านทานของสายไฟแบบอนุกรมในลูปไม่ส่งผลต่อความแม่นยำ และสามารถส่งได้หลายร้อย

เมตรบนคู่ตีเกลียวธรรมดา

4-20mAเรียกกระแสขั้นต่ำว่า 4mA และกระแสสูงสุดคือ 20mA ตามข้อกำหนดการป้องกันการระเบิด

ข้อจำกัดคือ 20mA. พลังงานประกายไฟที่มากเกินไปอาจทำให้ก๊าซไวไฟและระเบิดได้ ดังนั้นกระแสไฟฟ้า 20mA จึงเหมาะสมที่สุด

ตรวจจับสายไฟที่ขาด และค่าต่ำสุดคือ 4mA แทนที่จะเป็น 0mA เมื่อสายส่งเสียหายเนื่องจากความผิดปกติ

กระแสลูปลดลงเหลือ 0 โดยปกติเราจะใช้ 2mA เป็นค่าสัญญาณเตือนการขาดการเชื่อมต่อ อีกเหตุผลหนึ่งก็คือ 4-20mA ใช้ a

ระบบสองสาย นั่นคือสายไฟทั้งสองเส้นเป็นสัญญาณและสายไฟพร้อมกัน และใช้ 4mA เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าทำงานแบบคงที่ของวงจรไปยังเซ็นเซอร์

สามารถส่งสัญญาณ 4-20mA ได้ไกลแค่ไหน?

องค์ประกอบที่ถูกรบกวน：
1.เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้ากระตุ้น;

เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการขั้นต่ำที่อนุญาตโดยเครื่องส่งสัญญาณ

3.สัมพันธ์กับขนาดของตัวต้านทานการรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยอุปกรณ์บอร์ดเพื่อรวบรวมกระแส

④เกี่ยวข้องกับขนาดของความต้านทานของสายไฟ

สามารถคำนวณระยะการส่งสัญญาณทางทฤษฎีของสัญญาณกระแส 4-20mA ได้อย่างง่ายดาย

ผ่านปริมาณที่เกี่ยวข้องทั้งสี่นี้ ในหมู่พวกเขา Uo คือแรงดันไฟฟ้าของเครื่องส่งสัญญาณ

และต้องแน่ใจว่าUo≥Uminที่โหลดเต็ม (ปัจจุบัน I=20mA) กล่าวคือ: Use-I.(RL+2r)≥Umin

ตามสูตรนี้ ความต้านทานของสายไฟขนาดใหญ่สามารถคำนวณได้เมื่อเครื่องส่งสัญญาณอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่ำ

สมมติฐาน：ทราบ：Ue=24V，I=20mA，RL=250Ω，Umin=12V。ค้นหาค่าสูงสุดของ r เป็น 175Ω：

จากนั้นตามสูตรการคำนวณความต้านทานของสายไฟ:

ในหมู่พวกเขา：
ρ —— ความต้านทาน (ความต้านทานทองแดง = 0.017, ความต้านทานอลูมิเนียม = 0.029)
L —— ความยาวของสายเคเบิล (หน่วย： M)
S——เส้นของหน้าตัด (หน่วย： ตารางมิลลิเมตร)
หมายเหตุ: ค่าความต้านทานเป็นสัดส่วนกับความยาวและเป็นสัดส่วนผกผันกับพื้นที่หน้าตัด

ยิ่งลวดยาวเท่าไรก็ยิ่งมีความต้านทานมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งลวดยิ่งหนา ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลง

ยกตัวอย่างลวดทองแดง ρ= 0.017 Ω·mm2/m นั่นคือ: ความต้านทานของลวดทองแดง

โดยมีพื้นที่หน้าตัด 1 มม. 2 และความยาว 1 ม. เท่ากับ 0.017 Ω แล้วความยาวสายไฟของ

175Ω ซึ่งสอดคล้องกับ 1mm2 คือ 175/0.017=10294 (m) ตามทฤษฎีแล้ว การส่งสัญญาณ 4-20mA

ไปได้ไกลนับหมื่นเมตร (ขึ้นอยู่กับปัจจัย เช่น แรงกระตุ้นต่างๆ

แรงดันไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าทำงานต่ำสุดของเครื่องส่งสัญญาณ)

HENGKO มีประสบการณ์ที่กำหนดเอง OEM/ODM มากกว่า 10 ปีและเป็นมืออาชีพ

การออกแบบร่วมกัน/ความสามารถในการออกแบบที่ได้รับความช่วยเหลือ เรามีเอาต์พุต 4-20mA และ RS485

เซ็นเซอร์ก๊าซ/สัญญาณเตือน/โมดูล/องค์ประกอบ อุณหภูมิและความชื้นเอาต์พุต 4-20mA และ RS485

นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์ / เครื่องส่งสัญญาณ / โพรบอีกด้วย HENGKO ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับลูกค้า

ตรงตามข้อกำหนดการวัดที่เข้มงวดของกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการควบคุมสิ่งแวดล้อม

เหตุใดจึงใช้ 4 ถึง 20ma สำหรับการส่งสัญญาณในเครื่องมือวัด

คุณสามารถตรวจสอบวิดีโอต่อไปนี้เพื่อทราบรายละเอียด

บทสรุป

ด้วยเหตุผลบางประการ สัญญาณ 4-20mA ถือเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม ความสามารถในการส่งสัญญาณในระยะทางไกลโดยไม่สูญเสียความแม่นยำถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ แม้ว่าจะไม่มีคำตอบที่แน่ชัดว่า "ไกลแค่ไหน" เนื่องจากส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้านทานของสายไฟ สัญญาณรบกวน แหล่งจ่ายไฟ และความต้านทานโหลด โดยหากมีมาตรการที่เหมาะสม ก็สามารถครอบคลุมระยะทางได้พอสมควร ด้วยการใช้งานจริงในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ เรามองเห็นคุณค่าและความสำคัญของสัญญาณ 4-20mA ในโลกที่เชื่อมต่อถึงกันของเรา

คำถามที่พบบ่อย

1. อะไรคือความสำคัญของ "live zero" ที่ 4mA ในสัญญาณ 4-20mA?

"ศูนย์สด" ที่ 4mA ช่วยให้สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดได้ หากสัญญาณต่ำกว่า 4mA แสดงว่าเกิดข้อผิดพลาด เช่น การขาดในลูปหรืออุปกรณ์ขัดข้อง

2. เหตุใดสัญญาณ 4-20mA จึงไวต่อสัญญาณรบกวนน้อยกว่า

สัญญาณปัจจุบันจะได้รับผลกระทบน้อยลงจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงนิยมใช้สำหรับการส่งสัญญาณทางไกลและในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

3. ความต้านทานโหลดมีบทบาทอย่างไรในการส่งสัญญาณ 4-20mA?

ความต้านทานโหลดควรตรงกับแหล่งจ่ายไฟ หากความต้านทานโหลดสูงเกินไป แหล่งจ่ายไฟอาจไม่สามารถขับเคลื่อนกระแสลูปได้ ซึ่งจำกัดระยะการส่งข้อมูล

4. สามารถส่งสัญญาณแบบไร้สายขนาด 4-20mA ได้หรือไม่?

ได้ ด้วยการใช้ตัวส่งและตัวรับที่ออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ ทำให้สามารถส่งสัญญาณ 4-20mA แบบไร้สายได้

5. สามารถขยายระยะการส่งสัญญาณ 4-20mA ได้หรือไม่?

ได้ โดยการใช้สายไฟที่เหมาะสม ลดเสียงรบกวน รับรองว่ามีแหล่งจ่ายไฟเพียงพอ และปรับความต้านทานโหลดให้สมดุล จะทำให้ระยะการส่งข้อมูลสามารถขยายออกไปได้

หากคุณสนใจในศักยภาพของสัญญาณ 4-20mA และต้องการใช้หรือเพิ่มประสิทธิภาพระบบดังกล่าวในอุตสาหกรรมของคุณ

อย่าลังเลที่จะดำเนินการขั้นต่อไป หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม การสนับสนุน หรือคำปรึกษา โปรดติดต่อผู้เชี่ยวชาญ

ติดต่อ HENGKO ได้เลยที่ka@hengko.comและมาบรรลุระยะการส่งสัญญาณที่เหมาะสมที่สุดด้วยกัน