Nijni Novgorod

Acest articol este o continuare a unei serii de publicații din jurnalul ISUP dedicate standardizării *, **, *** ****. Articolul „Conversia ca în sistemele de măsurare și control” (ISUP. 2012. Nr. 1) a fost dedicat standardizării, care convertește semnalele de intrare unificate în semnale de ieșire unificate.

De ce semnalul 4...20 mA?

Distribuția largă a semnalului de curent unificat 4...20 mA se explică prin următoarele motive:
- transmiterea semnalelor de curent nu este afectată de rezistența firelor de legătură, prin urmare cerințele pentru diametrul și lungimea firelor de legătură și, prin urmare, costul, sunt reduse;
- semnalul de curent funcționează la o sarcină cu rezistență scăzută (comparativ cu rezistența sursei de semnal), astfel încât interferența electromagnetică indusă în circuitele de curent este mică în comparație cu circuitele similare care folosesc semnale de tensiune;
- o întrerupere a liniei de transmisie a semnalului de curent 4...20 mA este clar și ușor determinată de sistemele de măsurare prin nivelul curentului zero din circuit (în condiții normale ar trebui să fie de cel puțin 4 mA);
- un semnal de curent de 4...20 mA permite nu numai transmiterea unui semnal de informare util, ci și furnizarea de alimentare a convertorului de normalizare în sine: nivelul minim admisibil de 4 mA este suficient pentru alimentarea dispozitivelor electronice moderne.

Caracteristicile convertoarelor de buclă de curent 4…20 mA

Să ne uităm la principalele caracteristici și caracteristici care trebuie luate în considerare la alegere. Ca exemplu, să luăm convertoarele de normalizare NSSI-GRTP produse de compania de cercetare și producție „KontrAvt” (Fig. 2).

Orez. 2. Aspectul NPSI-GRTP - convertoare produse de NPF „KontrAvt” cu separare galvanică a 1, 2, 4 canale ale buclei de curent

Proiectat pentru a îndeplini doar două funcții principale:
- măsurarea unui semnal de curent activ de 4...20 mA și conversia acestuia în același semnal de curent activ de 4...20 mA cu coeficient de conversie de 1 și cu viteză mare;
- separarea galvanică a semnalelor de intrare și de ieșire ale buclei de curent.

Eroarea principală a conversiei NPSI-GRTP este de 0,1%, stabilitatea temperaturii este de 0,005% / °C. Interval de temperatură de funcționare - de la -40 la +70 °C. Tensiune de izolație - 1500 V. Performanță - 5 ms.

Opțiunile de conectare la surse de semnale active și pasive sunt prezentate în Fig. 3 și 4. În acest din urmă caz, este necesară o sursă de alimentare suplimentară.

Orez. 3. Conectarea convertoarelor NSSI-GRTP la o sursă activă

Orez. 4. Conectarea convertoarelor NSSI-GRTP la o sursă pasivă folosind o unitate de alimentare suplimentară BP

În sistemele de măsurare în care este necesară separarea semnalelor de intrare, sursa semnalului de intrare este, de regulă, senzorii de măsurare (MS), iar receptorii sunt dispozitive de măsurare secundare (MI) (regulatoare, controlere, înregistratoare etc.) .

În sistemele de control în care este necesară separarea semnalelor de ieșire, sursele sunt dispozitivele de control (CD-uri) (regulatoare, controlere, înregistratoare etc.), iar receptoarele sunt actuatoare (CD-uri) cu control curent (actuatoare cu membrană (MIM), regulatoare cu tiristoare , convertoare de frecvență etc.).

Este de remarcat faptul că convertorul NPSI-GRTP, produs de , nu necesită putere separată. Este alimentat de la o sursă de curent de intrare activă de 4…20 mA. În acest caz, la ieșire este generat și un semnal activ de 4...20 mA și nu este necesară nicio sursă suplimentară în circuitele de ieșire. Prin urmare, soluția bazată pe separatoare de bucle de curent, care este utilizată în NPSI-GRTP, este foarte economică.

Sunt disponibile trei modificări ale convertorului: . Ele diferă în ceea ce privește numărul de canale (1, 2, 4, respectiv) și design (Fig. 2). Convertorul cu un singur canal este găzduit într-o carcasă mică, îngustă, cu o lățime de numai 8,5 mm (dimensiuni 91,5 × 62,5 × 8,5 mm), cu două și patru canale într-o carcasă cu o lățime de 22,5 mm (dimensiuni 115 × 105 × 22,5 mm). Convertizoarele cu izolare galvanică sunt utilizate în sistemele cu zeci și sute de semnale pentru aceste sisteme, plasarea unui astfel de număr de convertoare în carcase structurale (dulapuri) devine o problemă majoră. Factorul cheie aici este lățimea unui canal de conversie de-a lungul șinei DIN. în versiunile cu 1, 2 și 4 canale au o „lățime a canalului” extrem de mică: 8,5, 11,25 și, respectiv, 5,63 mm.

Trebuie remarcat faptul că în modificările multicanal NPSI-GRPT2 și NPSI-GRTP4, toate canalele sunt complet neconectate. Din acest punct de vedere, performanța unuia dintre canale nu afectează în niciun fel funcționarea altor canale. De aceea, unul dintre argumentele împotriva convertoarelor cu mai multe canale - „un canal se arde și întregul dispozitiv cu mai multe canale nu mai funcționează, iar acest lucru reduce drastic siguranța și stabilitatea sistemului” - nu funcționează. Dar o proprietate pozitivă atât de importantă a sistemelor multicanal, cum ar fi „prețul canalului” mai scăzut, se manifestă pe deplin. Modificările cu două și patru canale ale convertoarelor sunt echipate cu conectori detașabili cu șuruburi, care facilitează instalarea acestora, întreţinereși repararea (înlocuirea).

Într-o serie de sarcini este necesară furnizarea unui semnal de 4...20 mA la mai multe receptoare izolate galvanic. Pentru aceasta, puteți utiliza atât convertoare cu un singur canal NSSI-GRTP1, cât și convertoare multicanal NSSI-GRTP2 și NPSI-GRTP4. Diagramele de conectare sunt prezentate în Fig. 5.

Orez. 5. Utilizarea convertoarelor cu un singur canal și cu două canale pentru multiplicarea semnalului „1 la 2”

Pentru ușurința instalării și întreținerii, conexiunile externe sunt conectate în versiunea cu un singur canal folosind conectori cu borne cu arc, iar în versiunile cu două și patru canale - cu conectori cu șurub detașabil.

Orez. 6. Conectarea liniilor externe folosind conectori terminali detașabili

Astfel, noua linie de convertoare pentru separarea buclei de curent 4...20 mA, prezentată de NPF „KontrAvt”, poate fi numită destul de rezonabil o soluție compactă și economică, capabilă să concureze din punct de vedere al caracteristicilor cu analogii importați corespunzători. Convertizoarele sunt furnizate pentru funcționare de probă, astfel încât utilizatorul are posibilitatea de a testa dispozitivele în funcțiune, de a evalua caracteristicile acestora și de a lua o decizie în cunoștință de cauză cu privire la oportunitatea utilizării lor.
____________________________

Una dintre interfețele de automatizare industrială este o buclă de curent de 4-20 mA, utilizată pentru a transfera date de la traductoarele de măsurare la controlere. Interfața afișează un semnal analogic: 0mA - deschis, 4mA - nivelul minim al semnalului, 20mA - nivelul maxim al semnalului. Există mulți senzori industriali disponibili cu o interfață de buclă de curent de 4-20 mA.

În articol vă propun să vă familiarizați cu convertorul unui semnal analogic 0-5V (poate fi convertit în alte game) într-un semnal analogic 4-20mA - microcircuit xtr115.

Microcircuitul este universal: puteți conecta la el o sarcină rezistivă, surse de tensiune de 0-5V, cu recalculare și alte game, cu adăugarea unui amplificator operațional, a unei punți de măsurare, a unei ieșiri de microcontroler cu un semnal analogic (DAC) sau un semnal PWM trecut printr-un filtru.

Semnalul de intrare aplicat la Iin (pinul 2) controlează tranzistorul de comandă a curentului de ieșire Q1. Intrarea de putere (+) a liniei 4-20 este conectată la V+ (pin 7), ieșirea Io (pin 4). Circuitul are stabilizatori încorporați pentru 5V Vreg (pin 8) și 2,5 V (xtr115) sau 4,096 V (xtr116) Vref (pin 1), care pot fi utilizați pentru alimentare circuite externe, atunci când îl utilizați, trebuie să țineți cont de: că curentul maxim care poate fi îndepărtat din stabilizator nu trebuie să depășească 3,7 mA (microcircuitul consumă aproximativ 200 μA, iar nivelul minim de interfață este de 4-20 - 4 mA), de asemenea intregul curent furnizat de microcircuit de la toate iesirile acestuia trebuie sa revina la iesirea Iret. Tensiunea de la pinul Vref poate fi utilizată pentru a polariza semnalul de intrare aplicat pinului Iin pentru a obține un nivel minim de curent de 4mA pe interfața 4-20. Curentul care trece prin Iin (pinul 2) crește de 100 de ori prin Io (pinul 4), Io=100*Iin.

Să ne uităm la schema de conectare pentru convertorul xtr115u cu o intrare analogică de 0-5V.

Convertorul se bazează pe cipul xtr115. Tranzistorul Q1 trebuie să aibă o putere de cel puțin 0,8 W, o tensiune de 40 V și un curent de 20 mA, de exemplu MMBT2222A, BC817, dar este mai bine să luați ceva mai puternic. Condensatorul C2 netezește ondulațiile pe linia 4-20, rezistența R3 limitează fluxul maxim de curent, poate fi eliberat până la 0,1 W, se recomandă dimensiunea 1206 La intrare, condensatorul C1 acționează ca un filtru de intrare. Rezistorul R1 limitează fluxul de curent de intrare la intrarea Iin pentru 5V la 160 μA, ceea ce corespunde la 16 mA la ieșirea Io, valoarea calculată a lui R1 este de 31,25 kOhm. Rezistorul R2 cu o valoare nominală de 62,5 kOhm stabilește o polarizare de 4 mA la ieșirea Io (pin 4), pentru aceasta, un curent de 40 μA trebuie să curgă de la ieșirea sursei de tensiune de referință Vref la intrarea de semnal Iin. Fluxul de curent prin rezistorul de polarizare R2 la 40 μA și fluxul de curent prin rezistorul R1 limitat la 160 μA oferă intrarea I într-un interval de la 40 la 200 μA, microcircuitul înmulțește această valoare cu 100 și la ieșire Iout intervalul de flux de curent este de 4-20 mA.

Atenţie! suplimentar la diagramă. Tranzistoarele din pachetul sot23 nu sunt potrivite pentru acest circuit, pot fi utilizate numai la tensiuni scăzute de până la 15V și prezența unui rezistor de limitare a curentului (R3). Disiparea maximă a căldurii pe un tranzistor poate ajunge la 0,8W, iar aceasta este deja carcase D-PACK, la o tensiune mai mică cu o întindere de sot-223. Rezistorul R3 poate elibera o putere de aproximativ 0,1 W, dimensiunea optimă este 1206.
Placa prezentată în articol a fost concepută pentru a se familiariza cu acest microcircuit și funcționează la tensiuni la interfața de curent sub 15V, testată pe scurt la 30V.

Structura internă a convertorului.

Pentru a facilita selecția rezistențelor R1 și R2 și pentru a adăuga setarea/calibrarea valorii minime și maxime, valorile rezistenței au fost reduse la valoarea mai comună din Tabelul E și li s-au adăugat trimmere cu mai multe ture.

R3 - setare la zero, reglare 4mA la ieșirea circuitului atunci când intrarea Vin este conectată la firul comun. R1 - setarea valorii maxime, reglarea 20mA la ieșirea circuitului atunci când intrarea Vin este conectată la VDD 5V.

Placa de circuit imprimat arată astfel:

Convertor chip xtr115 în pachet SO8, tranzistor în pachet sot-23 (tranzistorul a fost selectat fără rezervă de putere, este mai bine să alegeți unul într-un pachet mai mare, cu o disipare mai bună a căldurii). Toate rezistențele și condensatorii sunt în carcasa 0805. Rezistorul R2 cu o valoare nominală de 30K este împărțit în 2: 10K și 20K. Rezistoarele de reglare R1 și R3 sunt multi-turn într-un pachet de 3296W. Conectorul X1 este realizat sub formă de PLS-3R, terminalul pătrat este GND, blocul de borne X2 - 350-021-14 are un pas de 3,5 mm.

Exemple de utilizare a interfeței buclei de curent xtr115 4-20mA:

Cel mai simplu lucru care poate fi conectat la convertor este un rezistor variabil (R1, în diagrama cu exemplele de mai sus) cu o rezistență de 3,3 kOhm sau un senzor cu o rezistență variabilă de ieșire.

De asemenea, puteți conecta ieșirea unui microcontroler DAC sau PWM la xtr115 printr-un filtru (filtru în formă de U pe C1, R2, C2, în diagrama de mai sus), care va alinia semnalul PWM al controlerului într-un semnal analog, astfel încât poate fi alimentat la intrarea Vin a convertorului. Nu uitați de niveluri: semnalul de ieșire al microcontrolerului trebuie să acopere întreaga gamă de funcționare a convertorului (4-20mA), pentru aceasta tensiunea de alimentare a microcontrolerului trebuie să fie aceeași 5V cu cea a convertorului, sau veți trebuie să instalați elemente suplimentare potrivite.

De asemenea, puteți conecta senzori gata pregătiți cu tensiune de ieșire variabilă la convertor. De exemplu: un senzor de temperatură liniar LM35 (U1, vezi în diagrama de mai sus), pentru care aveți nevoie doar de un rezistor de tracțiune R3 cu o valoare nominală de 2 kOhm, care poate fi tras până la regulatorul de tensiune de 5V încorporat în xtr115. Această soluție va fi permisă doar pentru senzori cu un consum mic de curent, până la 3,7 mA dacă consumul acestora denaturează funcționarea interfeței 4-20 mA, pentru astfel de sarcini va trebui să utilizați o sursă de alimentare externă.

Datorită imunității lor la interferențele electromagnetice generate de motoare, contactoare, relee și alte surse, buclele de control de curent, în special bucla populară de 4-20 mA, sunt utilizate în multe aplicații industriale. Controlerele standard de proces au adesea ieșiri de 4-20 mA (uneori 0-20 mA) utilizate pentru a controla viteza, presiunea, temperatura și alți parametri în sistemele cu buclă închisă.

Realizarea unui circuit receptor de semnal de 4-20 mA nu este foarte dificilă. Există mai multe componente disponibile care sunt concepute special pentru acest scop. Cu toate acestea, prețul acestor componente, achiziționate în cantități mici, a fost puțin mai mare decât mă așteptam (peste 10 USD).

În timp ce căutam o alternativă mai ieftină, am descoperit un cip fabricat. Este un amplificator diferențial cu câștig unitar excepțional de versatil, cu o gamă largă de tensiune de alimentare. Folosind o versiune cu amplificator dublu (INA2134) și doar câteva rezistențe de precizie, am realizat un circuit receptor de 4-20mA care a costat mai puțin de 2,60 USD.

Circuitul din figura 1 a fost simulat în MultiSim 8 folosind INA134 IC. (Realocarea pinilor pentru INA2134 nu provoacă dificultăți). Simularea a fost efectuată pentru sursă AC cu o valoare medie de 12 mA, variind la o frecvență de 10 Hz, a cărei amplitudine de vârf a fost de 8 mA, oferind o oscilație a semnalului de ieșire de la 4 mA la 20 mA. Orice valoare rezonabilă a frecvenței poate fi utilizată aici, dar în sistemele tipice o buclă de 4-20 mA va conduce de obicei procese lente.

Una dintre secțiunile INA2134 este utilizată pentru polarizarea tensiunii de ieșire. Rezistoarele de 1% prezentate în diagramă și rezistențele interne tăiate cu laser ale chipului INA2134 oferă o polarizare de +2 V destul de precisă. Circuitul funcționează de la o singură sursă de 24 V și are nevoie de această polarizare pentru a preveni tensiunea de ieșire căzând prea aproape de șina de la sol. (Documentația tehnică afirmă că tensiunea de ieșire ar trebui să fie cu 2 V peste tensiunea negativă a șinei și 2 V sub tensiunea pozitivă a șinei.)

Un rezistor de 150 Ohm cu o toleranță de 1% conectat între intrările amplificatorului scade cu 0,6 V la un curent de 4 mA și 3 V la un curent de 20 mA. Ținând cont de offset-ul de 2 V, aceasta oferă un interval de tensiune de ieșire de la 2,6 V la 5 V (Figura 2). În dispozitivul meu, această tensiune este digitalizată de un convertor analog-digital (ADC). Ieșirea ADC este conectată la un mic microcontroler care controlează procesul de conversie.

Rețineți că, pe măsură ce curentul de intrare se modifică de la 0 mA la 20 mA, tensiunea de ieșire se modifică de la 2,0 V la 5,0 V. Prin simpla schimbare a rezistențelor, proiectanții pot selecta un domeniu de ieșire diferit pentru a se potrivi unei anumite aplicații. Tensiunea de alimentare poate fi crescută la 36 V. În cazul unei surse bipolare (până la ±18 V), nu este necesară polarizarea, iar circuitul poate utiliza un singur amplificator INA134 cu o singură rezistență de intrare, reducând costul pentru mai puțin de 1,60 USD.

Și din secțiunile anterioare este clar că neprocesat semnale Ele sunt foarte diverse, iar intervalul modificărilor lor se extinde de la câțiva milivolți (pentru un termocuplu) la mai mult de sute de volți pentru un tahogenerator. În plus, acestea pot fi cauzate de schimbările de tensiune DC, AC sau chiar rezistență. Prin urmare, este destul de evident că, dacă plăcile de intrare analogice sunt doar în domeniul de semnal, atunci este necesar să folosiți unele.

Originea semnalului de intrare poate fi reprezentată așa cum se arată în Fig. 4.13. Semnalul primar de la senzorul de pe amplasament este convertit în semnal standard, iar combinația dintre senzor și acest dispozitiv se numește transmițător sau. După aceasta, un semnal standardizat care poartă informații despre variabila măsurată poate fi transmis la o placă de intrare analogică convențională.

Apare o întrebare firească: care ar trebui să fie acest semnal standardizat? Semnalele analogice sunt semnale de nivel scăzut și, prin urmare, sunt susceptibile la interferențe (sau la zgomot, așa cum sunt cele mai frecvent numite). Un semnal reprezentat de un curent electric este mai puțin afectat de zgomot decât un semnal reprezentat de o tensiune, așa că de obicei se alege o buclă de curent. Convertorul și dispozitivul de recepție sunt conectate conform diagramei prezentate în Fig. 4.14, iar semnalul de curent de pe partea de recepție este convertit în tensiune folosind un rezistor de balast. O buclă de curent poate fi utilizată cu mai multe dispozitive de recepție (aceasta ar putea fi un contor, un înregistrator grafic sau o intrare PLC, de exemplu) conectate în serie.

Cel mai comun standard reprezintă un semnal analogic sub forma unui curent cu un interval de 4-20 mA, unde 4 mA este nivelul minim al semnalului și 20 mA este cel maxim. Dacă, de exemplu, un traductor de presiune produce un semnal de 4-20 mA reprezentând o presiune în intervalul 0-10 bar, atunci o presiune de 8 bar ar corespunde unui curent de 8 x (20 - 4)/10 + 4 = 16,8 mA. Semnalul de 4-20 mA este adesea convertit într-un semnal de 1-5 V folosind un rezistor de balast de 250 ohmi.

Semnalul „null” de 4 mA (numit offset) servește două scopuri. În primul rând, este utilizat împotriva deteriorării invertorului sau a cablului. Dacă un convertor sau un cablu se rupe sau se produce un scurtcircuit în linia de comunicație, curentul prin rezistența de balast va fi zero, ceea ce corespunde unui semnal „negativ” de 0 V pe partea de recepție. Acest lucru poate fi foarte ușor detectat și folosit ca o alarmă de „eșec convertor”.

Curentul de polarizare de 4 mA simplifică, de asemenea, aspectul. În fig. 4.14 s-a presupus că convertorul are uz local

Orez. 4.15. Convertor cu două fire 4-20 mA

sursă de alimentare și a furnizat un semnal de curent. Un aranjament similar este posibil, dar aranjamentul mai comun (și mai simplu) este cel prezentat în Fig. 4.15. Aici, sursa de alimentare (de obicei 24-30 VDC) este plasată pe partea receptorului, iar liniile de semnal servesc atât la alimentarea convertorului, cât și la transmiterea curentului. Convertorul atrage curent de la sursa de alimentare în intervalul 4-20 mA în conformitate cu semnalul măsurat. Acest curent, ca și înainte, este transformat în tensiune folosind un rezistor de balast.

Offset-ul de 4 mA furnizează curentul necesar convertizorului pentru a funcționa corect. Evident, acest lucru nu poate fi realizat dacă domeniul de semnal este 0-20 mA. Convertizoare conectate conform diagramei din Fig. 4.15 sunt de obicei numite cu două fire.

La automatizarea proceselor tehnologice se folosesc diverși senzori și actuatori. Ambele sunt conectate într-un fel sau altul la controlere sau module de intrare/ieșire, care primesc valori măsurate ale parametrilor fizici de la senzori și actuatoare de control.

Imaginați-vă că toate dispozitivele conectate la controler ar avea interfețe diferite - atunci producătorii ar trebui să producă un număr mare de module I/O și, pentru a înlocui, de exemplu, un senzor defect, ar trebui să caute exact același lucru. unul.

De aceea, în sistemele de automatizare industriale, se obișnuiește să se unifice interfețele diferitelor dispozitive.

În acest articol vom vorbi despre semnalele analogice unificate. Să mergem!

Semnale analogice unificate

Ne ocupăm de semnale analogice la măsurarea oricăror mărimi fizice (temperatură, umiditate, presiune etc.), precum și în timpul controlului continuu al actuatoarelor (controlul vitezei motorului cu ajutorul unui convertizor de frecvență; controlul temperaturii cu ajutorul unui încălzitor etc.). ).

În toate cazurile de mai sus și similare, sunt utilizate semnale analogice (continue).

În echipamentele controlerului, în marea majoritate a cazurilor, sunt utilizate două tipuri de semnale analogice: un curent 4-20 mA și un semnal de tensiune 0-10 V.

Semnal de tensiune unificat 0-10 V

Când se utilizează acest tip de semnal pentru a obține informații de la un senzor, întregul său domeniu (senzor) este împărțit într-un interval de tensiune de 0-10 V. De exemplu, un senzor de temperatură are intervale de -10...+70 °C. Apoi la -10 °C ieșirea senzorului va fi de 0 V, iar la +70 °C - 10 V. Toate valorile intermediare se găsesc din proporție.

Același lucru este valabil și pentru orice alt dispozitiv. De exemplu, dacă ieșirea analogică a unui convertor de frecvență este configurată pentru a transmite viteza curentă de rotație a motorului, atunci 0 V la ieșirea acestuia înseamnă că motorul este oprit, iar 10 V înseamnă că motorul se rotește la frecvența maximă.

Control semnal 0-10V

Folosind un semnal de tensiune unificat, puteți obține nu numai date despre mărimi fizice, ci și dispozitive de control. De exemplu, îl puteți aduce în poziția dorită, puteți modifica viteza de rotație a motorului electric printr-un convertor de frecvență sau puterea încălzitorului.

Să luăm, de exemplu, un motor electric a cărui viteză de rotație este controlată de un convertor de frecvență.

Viteza de rotație a motorului este setată de controler cu un semnal de 0-10 V care ajunge la intrarea analogică a convertizorului de frecvență. Viteza de rotație a motorului poate fi de la 0 la 50 Hz. Apoi, dacă, în conformitate cu algoritmul, controlerul va învârti motorul la 25 Hz, acesta trebuie să furnizeze 5V la intrarea convertizorului de frecvență.

„Bucla de curent”: semnal analogic unificat 4-20 mA

Semnalul analogic de 4-20 mA (numit și „bucla de curent”), precum și semnalul de tensiune 0-10 V, sunt utilizate în automatizare pentru a primi informații de la senzori și a controla diferite dispozitive.

Comparativ cu semnalul 0-10 V, semnalul 4-20 mA are mai multe avantaje:

• În primul rând, semnalul de curent poate fi transmis pe distanțe mai mari în comparație cu un semnal 0-10V, care suferă o cădere de tensiune pe o linie lungă din cauza rezistenței conductorilor.
• În al doilea rând, este ușor să diagnosticați o linie întreruptă, deoarece domeniul de operare al semnalului începe de la 4 mA. Prin urmare, dacă intrarea este 0 mA, înseamnă că există o întrerupere în linie.

Control semnal 4-20 mA

Controlul diferitelor dispozitive folosind un semnal de curent nu este diferit de controlul lor folosind un semnal de tensiune. Doar în în acest caz, Ceea ce este nevoie nu este o sursă de tensiune, ci o sursă de curent.

Dacă un dispozitiv are o intrare de control de 4-20 mA, atunci un astfel de dispozitiv poate fi controlat de un controler sau alt dispozitiv inteligent care are o ieșire adecvată.

De exemplu, dorim să deschidem fără probleme o supapă care are o acționare electrică cu o intrare de 4-20 mA. Dacă aplicați un semnal de curent de 4 mA la intrare, atunci supapa va fi complet închisă, iar dacă aplicați 20 mA, aceasta va fi complet deschisă.

Ieșire analogică activă și pasivă 4-20 mA

Adesea, ieșirea analogică a unui senzor, controler sau alt dispozitiv este pasivă, adică nu poate fi o sursă de curent fără alimentare externă. Prin urmare, atunci când proiectați un circuit de automatizare, trebuie să studiați cu atenție caracteristicile ieșirilor analogice ale dispozitivelor utilizate și, dacă acestea sunt pasive, adăugați o sursă de alimentare externă la circuit pentru a impregna bucla de curent.

Figura prezintă o diagramă de conectare a unui senzor cu o ieșire de 4-20 mA la un contor-regulator cu o intrare corespunzătoare. Deoarece ieșirea senzorului este pasivă, necesită impregnare cu o sursă de alimentare externă.

Atunci când măsoară o mărime fizică (temperatură, umiditate, contaminare cu gaz, pH etc.), senzorii convertesc valoarea acesteia în curent, tensiune, rezistență, capacitate etc. (în funcție de principiul de funcționare al senzorului). Pentru a aduce semnalul de ieșire a senzorului la un semnal unificat, se folosesc convertoare de normalizare.

Convertorul de normalizare este un dispozitiv care convertește semnalul convertorului primar într-un semnal unificat de curent sau tensiune.

Iată cum arată un senzor de temperatură cu un convertor de normalizare: