4-20 maเครื่องส่งสัญญาณแรงดันเป็นหนึ่งในอุปกรณ์การวัดความดันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม . หลักการทำงานของมันรวมการตรวจจับทางกายภาพการแปลงสัญญาณและเทคโนโลยีการส่งสัญญาณปัจจุบัน . ด้านล่างเป็นรายละเอียดของเวิร์กโฟลว์หลัก:
1. ขั้นตอนการตรวจจับแรงดัน
องค์ประกอบการตรวจจับ:
ใช้ไดอะแฟรมโลหะ (e . g ., 316L สแตนเลสสตีล) หรือเซ็นเซอร์ซิลิกอน piezoresistive . เมื่อใช้แรงดัน, ไดอะแฟรม
Piezoresistive Effect (สำหรับเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์):
สะพานวีตสโตนบนไดอะแฟรมซิลิกอนเปลี่ยนความต้านทานด้วยความดันส่งสัญญาณสัญญาณแรงดันไฟฟ้าระดับมิลลิโวลต์ตามสัดส่วนกับความดัน (e . g ., 0-100mv) .}}
2. การแปลงสัญญาณและการขยายสัญญาณ
การประมวลผลสัญญาณเซ็นเซอร์:
สัญญาณไฟฟ้าดิบถูกขยายโดยแอมพลิฟายเออร์ที่มีความแม่นยำสูง (E . g . ตัวขยายเครื่องมือวัดเช่น INA) เพื่อกำจัดเสียงรบกวนและปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน .}
การแปลงแบบอะนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC):
เครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะบางตัวแรกแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอล (e . g . ผ่าน A 24- บิต ADC) สำหรับการทำให้เป็นเส้นตรงโดยไมโครโปรเซสเซอร์ .}
3. การควบคุมเอาต์พุตปัจจุบัน
การแปลงแรงดันเป็นกระแส (V/I Circuit):
ส่วนประกอบหลักคือ IC-loop ปัจจุบันที่ทุ่มเทการแปลงสัญญาณที่ประมวลผลเป็น 4-20 ma ปัจจุบัน:
4maสอดคล้องกับความดันศูนย์ (e {{0}} g ., 0 kpa) .
20maสอดคล้องกับความดันเต็มรูปแบบ (e . g ., 100 kpa) .
หลักการสองสาย:
แหล่งจ่ายไฟ (โดยทั่วไปคือ 24V DC) และสัญญาณแชร์สองสายเดียวกัน . 4ma "จุดศูนย์ live zero" ให้ทั้งการส่งกำลังและสัญญาณ .
ลักษณะคงที่ปัจจุบัน: ค่าปัจจุบันยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากความต้านทานของเส้น (สำหรับความต้านทานโหลดน้อยกว่าหรือเท่ากับ250Ω) .
4. การชดเชยอุณหภูมิและการทำให้เป็นเส้นตรง
การแก้ไขอุณหภูมิดริฟท์:
เซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัว (e . g ., pt100) ตรวจสอบอุณหภูมิแวดล้อมแบบเรียลไทม์ชดเชยการดริฟท์ความร้อนผ่านอัลกอริทึม .}
การแก้ไขความไม่เชิงเส้น:
ไมโครโปรเซสเซอร์ใช้พหุนามพหุนามกับข้อมูลเซ็นเซอร์ดิบเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นตรงแบบเต็ม (e . g ., ± 0 . 1% fs)
5. การออกแบบต่อต้านการแทรกแซง
ความเข้ากันได้กับแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC):
ใช้สายเคเบิลป้องกันและวงจรตัวกรอง (e . g ., π-filters) เพื่อยับยั้งการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม .
เทคโนโลยีการแยก:
การแยกด้วยแสงหรือแม่เหล็กช่วยป้องกันการรบกวนลูปพื้นดิน (ทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนสูง) .
การวิเคราะห์คุณสมบัติที่สำคัญ
|
คุณสมบัติ |
คำอธิบาย |
|
Live Zero Point (4ma) |
แยกความแตกต่างของอุปกรณ์ปิด (0 ma) จากการแตกสัญญาณ (<3.8mA triggers an alarm). |
|
การประหยัดค่าใช้จ่ายสองสาย |
กำจัดการเดินสายไฟแยกต่างหากทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งระยะไกลสูงสุด 1 กม. ขึ้นไป) .} |
|
ความปลอดภัยภายใน |
กระแสเริ่มต้น 4ma ป้องกันประกายไฟทำให้เหมาะสำหรับพื้นที่อันตราย (ต้องมีอุปสรรคด้านความปลอดภัย) . |
แอปพลิเคชันทั่วไป
1. การควบคุมกระบวนการ:
การตรวจสอบแรงดันไปป์ไลน์น้ำมัน (4ma=ไม่มีแรงดัน, 20ma=10 mpa) .
2. การวัดระดับของเหลว:
คำนวณความสูงของของเหลวผ่านความดัน hydrostatic โดยมีสัดส่วนกับระดับ . ปัจจุบัน
3. การป้องกันอุปกรณ์:
ทริกเกอร์ปิดเครื่องเมื่อแรงดันเต้าเสียบคอมเพรสเซอร์เกินขีด จำกัด (มากกว่าหรือเท่ากับ 20mA) .
