Fino a che distanza può essere trasmesso il segnale 4-20 mA?

Fino a che distanza può essere trasmesso un segnale da 4-20 mA?

Non è così facile dare una risposta alla domanda, se si ignorano tutti gli altri fattori che influenzano, possiamo stimare

per condizioni normali, può percorrere circa 200-500 m. Conosciamo alcune informazioni di base su 4-20 mA.

1. Cos'è un segnale da 4-20 mA?

Il segnale 4-20 mA è un protocollo standard utilizzato in molti settori. È un metodo per trasmettere dati di segnali analogici in un circuito di corrente a due fili, fornendo un modo affidabile per comunicare tra dispositivi. I valori da 4-20 mA rappresentano tipicamente dallo 0 al 100% di un intervallo di misurazione.

2. Vantaggi dei segnali 4-20 mA

Perché le industrie preferiscono utilizzare segnali da 4-20 mA? Innanzitutto, sono meno suscettibili al rumore rispetto ai segnali di tensione. Ciò consente la trasmissione su distanze maggiori senza compromettere l'integrità del segnale. Inoltre, il "live zero" a 4 mA consente il rilevamento dei guasti.

3. Come viene trasmesso un segnale da 4-20 mA?

Un segnale da 4-20 mA viene trasmesso attraverso un circuito di corrente a due fili in cui un filo rappresenta la tensione di alimentazione e l'altro è il percorso di ritorno alla sorgente. La corrente variabile all'interno del loop rappresenta i dati del segnale.

4. Ma ci sono alcuni fattori che devi considerare:

Elemento interferito:

①Tensione di eccitazione;

②Tensione operativa minima consentita dal trasmettitore;

③Dimensioni del resistore di presa di tensione utilizzato dal dispositivo di bordo per raccogliere la corrente;

④Dimensione della resistenza del filo.

Può facilmente calcolare la distanza di trasmissione teorica del segnale corrente 4-20 mA.

Attraverso queste quattro quantità correlate. Tra questi, Uo è la tensione di alimentazione del trasmettitore,

e bisogna garantire che Uo ≥ Umin a pieno carico (corrente I=20mA). Vale a dire: Use-I.(RL+2r)≥ Umin.

Di solito è necessario misurare varie grandezze fisiche non elettriche come temperatura, pressione,

velocità, angolo e così via in ambito industriale. Devono tutti essere convertiti in un analogoelettrico

segnale che si trasferisce ad un dispositivo di controllo o visualizzazione a poche centinaia di metri di distanza. Questo dispositivo converte

grandezza fisica in un segnale elettrico chiamato trasmettitore. Trasmissione della grandezza analogica tramite

La corrente 4-20 mA è il metodo più comune nell'industria. Uno dei motivi per adottare il segnale attuale

è che non è facile interferire con l'infinita resistenza interna della sorgente di corrente.

La resistenza del filo in serie nel circuito non influisce sulla precisione e può trasmetterne centinaia

di metri sul normale doppino intrecciato.

4-20 mAla corrente minima è 4 mA e la corrente massima è 20 mA. Sulla base del requisito protetto contro le esplosioni,

la limitazione è 20mA. Troppa energia della scintilla può accendere gas infiammabili ed esplosivi, quindi una corrente di 20 mA è la più adatta.

Rileva fili rotti e il valore minimo è 4 mA anziché 0 mA. Quando il cavo di trasmissione si rompe a causa di un guasto,

la corrente del circuito scende a 0. Di solito prendiamo 2 mA come valore di allarme di disconnessione. Un altro motivo è che il 4-20 mA utilizza a

sistema a due fili. Cioè, i due fili sono contemporaneamente il segnale e i cavi di alimentazione e 4 mA vengono utilizzati per fornire la corrente di funzionamento statica del circuito al sensore.

Fino a che distanza può essere trasmesso un segnale da 4-20 mA?

Elemento interferito:
①Relativo alla tensione di eccitazione；

②Relativo alla tensione operativa minima consentita dal trasmettitore;

③Relativo alla dimensione del resistore di presa di tensione utilizzato dal dispositivo della scheda per raccogliere la corrente;

④Relativo alla dimensione della resistenza del filo.

Può facilmente calcolare la distanza di trasmissione teorica del segnale corrente 4-20 mA.

Attraverso queste quattro quantità correlate. Tra questi, Uo è la tensione di alimentazione del trasmettitore,

e deve essere garantito che Uo≥Umin a pieno carico (corrente I=20mA). Vale a dire: Use-I.(RL+2r)≥Umin.

Secondo questa formula, la resistenza del filo grande può essere calcolata quando il trasmettitore ha una bassa tensione operativa.

Ipotesi：nota：Ue=24V, I=20mA, RL=250Ω, Umin=12V.Trova il valore massimo di r come 175Ω：

E poi, secondo la formula di calcolo della resistenza del filo:

Tra loro:
ρ—— Resistività (resistività bronzo=0,017, resistività alluminio=0,029)
L——La lunghezza del cavo (Unità: M)
S——Linea della sezione trasversale (Unità: Millimetro quadrato)
Nota: il valore della resistenza è proporzionale alla lunghezza e inversamente proporzionale all'area della sezione trasversale.

Più lungo è il filo, maggiore è la resistenza; più spesso è il filo, minore è la resistenza.

Prendiamo come esempio il filo di rame, ρ= 0,017 Ω·mm2/m, ovvero: la resistenza di un filo di rame

con una sezione trasversale di 1 mm2 e una lunghezza di 1 m è 0,017 Ω. Quindi la lunghezza del filo è di

175Ω corrispondente a 1mm2 è 175/0,017=10294 (m). In teoria, trasmissione del segnale 4-20 mA

può raggiungere decine di migliaia di metri (a seconda di fattori come la diversa eccitazione

tensioni e la tensione operativa più bassa del trasmettitore).

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Perché vengono utilizzati da 4 a 20 mA per la trasmissione del segnale nella strumentazione?

Puoi controllare il video seguente per conoscere i dettagli.

Conclusione

Il segnale da 4-20 mA è uno standard del settore per un motivo. La sua capacità di essere trasmesso su lunghe distanze senza perdita di precisione è un vantaggio fondamentale. Sebbene non esista una risposta definitiva alla domanda "fino a che punto", poiché dipende in gran parte da fattori come la resistenza del cavo, il rumore del segnale, l'alimentazione e la resistenza del carico, con le giuste misure in atto, può coprire in modo affidabile distanze considerevoli. Attraverso la sua applicazione pratica nelle industrie e nella tecnologia dei sensori, vediamo il valore e l'importanza dei segnali 4-20 mA nel nostro mondo interconnesso.

Domande frequenti

1. Qual è l'importanza del "live zero" a 4 mA in un segnale 4-20 mA?

Il "live zero" a 4 mA consente il rilevamento dei guasti. Se un segnale scende al di sotto di 4 mA, indica un guasto, come un'interruzione del circuito o un guasto del dispositivo.

2. Perché un segnale da 4-20 mA è meno suscettibile al rumore?

I segnali attuali sono meno influenzati dalle variazioni di resistenza e dal rumore elettrico. Questo è il motivo per cui sono preferiti per la trasmissione a lunga distanza e in ambienti elettricamente rumorosi.

3. Che ruolo gioca la resistenza del carico nella trasmissione di un segnale 4-20 mA?

La resistenza del carico deve corrispondere all'alimentazione. Se la resistenza del carico è troppo elevata, l'alimentatore potrebbe non essere in grado di gestire la corrente del circuito, limitando la distanza di trasmissione.

4. È possibile trasmettere in modalità wireless un segnale da 4-20 mA?

Sì, con l'utilizzo di trasmettitori e ricevitori appositamente progettati per questo scopo è possibile trasmettere segnali 4-20mA in modalità wireless.

5. È possibile estendere la distanza di trasmissione di un segnale 4-20 mA?

Sì, utilizzando un cablaggio adeguato, riducendo il rumore, garantendo un'alimentazione sufficiente e bilanciando la resistenza del carico, è possibile estendere la distanza di trasmissione.

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