เหตุใดตัวส่งสัญญาณแรงดันจึงใช้กระแสไฟ 4-20 มิลลิแอมป์ในการส่งสัญญาณอนาล็อก?

ในฐานะบริษัทที่ทุ่มเทให้กับการวิจัยและการผลิตเซ็นเซอร์และเทคโนโลยีควบคุมระบบอัตโนมัติอัตโนมัติ Instruments มุ่งมั่นที่จะเป็นผู้นำในอุตสาหกรรมเสมอ โดยเน้นการนำเสนอโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เมืองอัจฉริยะ การจัดการน้ำอัจฉริยะ และสาขาอื่นๆ วันนี้เราจะเจาะลึกเทคโนโลยีสำคัญที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม นั่นคือ การส่งสัญญาณกระแสไฟฟ้า 4-20mA

แล้วทำไมเราจึงมักเลือกใช้กระแสไฟฟ้า 4-20 มิลลิแอมป์ในการส่งสัญญาณอนาล็อกในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม? คำตอบนั้นค่อนข้างง่าย แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง

ประเภทของเครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่เกี่ยวข้องโดยทั่วไปมีดังต่อไปนี้:

   ดีเชิงอนุพันธ์พีทรัพยากรทีผู้ส่งสัญญาณเอแน่นอนพีทรัพยากรทีผู้ส่งสัญญาณเอฟยาว-เอ็มนับแอลระดับทีผู้ส่งสัญญาณอาร์อาดาร์แอลระดับเอ็มอีเทอร์ส,ในอัลตราโซนิกเอฟต่ำเอ็มอีเทอร์ส,ในกระแสน้ำวนเอฟต่ำเอ็มอีเทอร์ส,ทีเออร์ไบน์เอฟต่ำเอ็มอีเทอร์ส,และแม่เหล็กไฟฟ้าเอฟต่ำเอ็มสิ่งมีชีวิตต่างดาว และอื่น ๆ

สัญญาณกระแสไฟฟ้าแบบอนาล็อก 4-20mA เป็นสัญญาณที่ใช้กันทั่วไปและเป็นสัญญาณมาตรฐาน หมายความว่ากระแสไฟฟ้าต่ำสุดคือ 4mA และกระแสไฟฟ้าสูงสุดคือ 20mA เมื่อส่งสัญญาณ เนื่องจากมีความต้านทานในสายส่ง หากใช้สัญญาณแรงดันไฟฟ้า จะเกิดแรงดันตกคร่อมตามสาย ทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ปลายทางรับ ดังนั้น สัญญาณกระแสไฟฟ้าจึงมักใช้เป็นมาตรฐานสำหรับการส่งสัญญาณเซ็นเซอร์

เนื่องจากสัญญาณกระแสไฟฟ้ามีคุณสมบัติต้านทานการรบกวนสูง ทนทานต่อปัจจัยภายนอก และสามารถส่งสัญญาณได้ในระยะไกล จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเซ็นเซอร์อุตสาหกรรม เพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกันของการควบคุมในอุตสาหกรรม เซ็นเซอร์กระแสไฟฟ้า 4-20mA จึงมีให้เลือกทั้งแบบสี่สาย สามสาย และสองสาย

ข้อดีของสัญญาณกระแสไฟฟ้า (สัญญาณ 4-20 มิลลิแอมป์):

1. เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณระยะไกล: สัญญาณกระแสไฟฟ้าจะไม่ได้รับผลกระทบจากความต้านทานของสายส่ง ในขณะที่สัญญาณแรงดันไฟฟ้าจะได้รับผลกระทบจากแรงดันตกเนื่องจากความต้านทานของสายไฟ ทำให้การวัดไม่แม่นยำ ระยะทางสูงสุดสำหรับการส่งสัญญาณ 4-20mA โดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่ 100 เมตร หากเกินกว่านี้ แนะนำให้ใช้สัญญาณดิจิทัล (เช่น การสื่อสาร RS485)

2. ประหยัดต้นทุน: โดยทั่วไปสัญญาณกระแสไฟฟ้าจะใช้ระบบสองสาย ในขณะที่สัญญาณแรงดันไฟฟ้ามักใช้ระบบสามสาย ระบบสองสายนั้นประหยัดต้นทุนมากกว่า เนื่องจากช่วยประหยัดวัสดุและลดต้นทุนโดยรวม

3. ความสามารถในการต้านทานการรบกวนที่แข็งแกร่งกว่า: ในสภาพแวดล้อมที่มีสภาวะสนามซับซ้อน สัญญาณกระแสไฟฟ้ามีประสิทธิภาพในการต้านทานการรบกวนได้ดีกว่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ในกรณีที่การรบกวนเป็นปัญหา แนะนำให้ใช้สัญญาณ 4-20mA

4. ความสามารถในการส่งสัญญาณเกินช่วง: สัญญาณกระแสไฟฟ้าสามารถเกินช่วงที่กำหนดได้เล็กน้อยโดยไม่สูญเสียความแม่นยำ ตัวอย่างเช่น หากช่วงที่กำหนดคือ 1 MPa เครื่องส่งสัญญาณความดันที่มีเอาต์พุต 4-20 mA สามารถส่งสัญญาณเกินช่วงที่กำหนดได้ถึง 24 mA ในทางกลับกัน สัญญาณแรงดันไฟฟ้า เช่น เครื่องส่งสัญญาณความดัน 0-10 V ไม่สามารถส่งสัญญาณที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายได้ (เช่น หากแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายคือ 9 V ก็จะไม่สามารถส่งสัญญาณ 9 V หรือมากกว่านั้นได้)

5. ไม่ไวต่อความแตกต่างของวัสดุสายไฟ: เมื่อวัสดุสายไฟแตกต่างกัน (เช่น ทองแดง นิกเกล) อาจทำให้เกิดสนามแม่เหล็กได้ ในการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง สัญญาณแรงดันอาจเกิดข้อผิดพลาดได้ แต่สัญญาณกระแสจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้