શા માટે 4-20mA?

4-20mA શું છે?

4-20mA DC (1-5V DC) સિગ્નલ સ્ટાન્ડર્ડ ઇન્ટરનેશનલ ઇલેક્ટ્રોટેક્નિકલ કમિશન (IEC) દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ પ્રક્રિયા નિયંત્રણ સિસ્ટમમાં એનાલોગ સિગ્નલો માટે થાય છે.

સામાન્ય રીતે, સાધનો અને મીટર માટે સિગ્નલ પ્રવાહ 4-20mA પર સેટ છે, જેમાં 4mA લઘુત્તમ પ્રવાહનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને 20mA મહત્તમ વર્તમાનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

વર્તમાન આઉટપુટ શા માટે છે?

ઔદ્યોગિક સેટિંગ્સમાં, સિગ્નલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ કરીને કન્ડીશન અને લાંબા અંતર સુધી વોલ્ટેજ સિગ્નલોનો ઉપયોગ કરીને સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરવાથી ઘણી સમસ્યાઓ થઈ શકે છે. પ્રથમ, કેબલ પર પ્રસારિત વોલ્ટેજ સિગ્નલો અવાજની દખલ માટે સંવેદનશીલ હોઈ શકે છે. બીજું, ટ્રાન્સમિશન લાઇનના વિતરિત પ્રતિકાર વોલ્ટેજ ટીપાંનું કારણ બની શકે છે. ત્રીજું, ક્ષેત્રમાં સિગ્નલ એમ્પ્લીફાયરને શક્તિ પ્રદાન કરવી પડકારરૂપ બની શકે છે.

આ મુદ્દાઓને સંબોધવા અને અવાજની અસરને ઘટાડવા માટે, વર્તમાનનો ઉપયોગ સિગ્નલોને પ્રસારિત કરવા માટે થાય છે કારણ કે તે અવાજ પ્રત્યે ઓછો સંવેદનશીલ હોય છે. 4-20mA વર્તમાન લૂપ શૂન્ય સિગ્નલનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે 4mA અને પૂર્ણ-સ્કેલ સિગ્નલનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે 20mA નો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં 4mA થી નીચેના અને 20mA થી ઉપરના સંકેતો વિવિધ ફોલ્ટ એલાર્મ્સ માટે વપરાય છે.

શા માટે આપણે 4-20mA DC (1-5V DC) નો ઉપયોગ કરીએ છીએ?

ફિલ્ડ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ બે-વાયર સિસ્ટમનો અમલ કરી શકે છે, જ્યાં પાવર સપ્લાય અને લોડ એક સામાન્ય બિંદુ સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, અને ફીલ્ડ ટ્રાન્સમીટર અને કંટ્રોલ રૂમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ વચ્ચે સિગ્નલ કમ્યુનિકેશન અને પાવર સપ્લાય માટે માત્ર બે વાયરનો ઉપયોગ થાય છે. પ્રારંભિક પ્રવાહ તરીકે 4mA DC સિગ્નલનો ઉપયોગ ટ્રાન્સમીટરને સ્થિર ઓપરેટિંગ પ્રવાહ પ્રદાન કરે છે, અને 4mA DC પર વિદ્યુત શૂન્ય બિંદુ સેટ કરે છે, જે યાંત્રિક શૂન્ય બિંદુ સાથે સુસંગત નથી, પાવર લોસ અને કેબલ તૂટવા જેવી ખામીઓ શોધવા માટે પરવાનગી આપે છે. . વધુમાં, બે-વાયર સિસ્ટમ સલામતી અવરોધોનો ઉપયોગ કરવા માટે યોગ્ય છે, વિસ્ફોટ સુરક્ષામાં મદદ કરે છે.

કંટ્રોલ રૂમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ વોલ્ટેજ-સમાંતર સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યાં સમાન કંટ્રોલ સિસ્ટમ સાથે જોડાયેલા સાધનો સામાન્ય ટર્મિનલ શેર કરે છે, જે તેને ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ ટેસ્ટિંગ, એડજસ્ટમેન્ટ, કમ્પ્યુટર ઇન્ટરફેસ અને એલાર્મ ડિવાઇસ માટે અનુકૂળ બનાવે છે.

ફીલ્ડ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ અને કંટ્રોલ રૂમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ વચ્ચે સિગ્નલ કમ્યુનિકેશન માટે 4-20mA DC નો ઉપયોગ કરવાનું કારણ એ છે કે ફીલ્ડ અને કંટ્રોલ રૂમ વચ્ચેનું અંતર નોંધપાત્ર હોઈ શકે છે, જે કેબલ પ્રતિકાર વધારે છે. લાંબા અંતર પર વોલ્ટેજ સિગ્નલોનું પ્રસારણ કેબલ પ્રતિકાર અને પ્રાપ્ત સાધનના ઇનપુટ પ્રતિકારને કારણે વોલ્ટેજ ડ્રોપને કારણે નોંધપાત્ર ભૂલોમાં પરિણમી શકે છે. રિમોટ ટ્રાન્સમિશન માટે સતત વર્તમાન સ્ત્રોત સિગ્નલનો ઉપયોગ કરીને ખાતરી કરે છે કે કેબલની લંબાઈને ધ્યાનમાં લીધા વિના લૂપમાં વર્તમાન યથાવત રહે છે, ટ્રાન્સમિશન ચોકસાઈની ખાતરી આપે છે.

કંટ્રોલ રૂમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ વચ્ચે ઇન્ટરકનેક્શન માટે 1-5V DC સિગ્નલનો ઉપયોગ કરવાનું કારણ એ છે કે સમાન સિગ્નલ મેળવતા બહુવિધ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટને સુવિધા આપવી અને વાયરિંગમાં મદદ કરવી અને વિવિધ જટિલ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સની રચના કરવી. જો વર્તમાન સ્ત્રોતનો ઉપયોગ ઇન્ટરકનેક્શન સિગ્નલ તરીકે થાય છે, જ્યારે બહુવિધ સાધનો એકસાથે સમાન સિગ્નલ પ્રાપ્ત કરે છે, ત્યારે તેમના ઇનપુટ પ્રતિકાર શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોવા જોઈએ. આ ટ્રાન્સમિટિંગ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટની લોડ ક્ષમતા કરતાં વધી જશે, અને પ્રાપ્ત સાધનોની સિગ્નલ ગ્રાઉન્ડ પોટેન્શિયલ અલગ હશે, જે હસ્તક્ષેપની રજૂઆત કરશે અને કેન્દ્રિય વીજ પુરવઠો અટકાવશે.

ઇન્ટરકનેક્શન માટે વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સિગ્નલનો ઉપયોગ કરવા માટે ફીલ્ડ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ સાથેના સંચાર માટે વપરાતા વર્તમાન સિગ્નલને વોલ્ટેજ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવાની જરૂર છે. સૌથી સરળ પદ્ધતિ વર્તમાન ટ્રાન્સમિશન સર્કિટમાં શ્રેણીમાં પ્રમાણભૂત 250-ઓહ્મ રેઝિસ્ટરને જોડવાની છે, જે 4-20mA DC ને 1-5V DC માં રૂપાંતરિત કરે છે. લાક્ષણિક રીતે, આ કાર્ય ટ્રાન્સમીટર દ્વારા પૂર્ણ થાય છે.

આ રેખાકૃતિ 4-20mA વર્તમાન સિગ્નલને 1-5V વોલ્ટેજ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે 250-ઓહ્મ રેઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરે છે અને પછી તે RC ફિલ્ટર અને માઇક્રોકન્ટ્રોલરના AD કન્વર્ઝન પિન સાથે જોડાયેલ ડાયોડનો ઉપયોગ કરે છે.

“4-20mA વર્તમાન સિગ્નલને વોલ્ટેજ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે અહીં એક સરળ સર્કિટ ડાયાગ્રામ જોડાયેલ છે:

ટ્રાન્સમિશન માટે 4-20mA DC સિગ્નલનો ઉપયોગ કરવા માટે ટ્રાન્સમીટર શા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે?

1. જોખમી વાતાવરણ માટે સલામતીની વિચારણાઓ: જોખમી વાતાવરણમાં સલામતી, ખાસ કરીને વિસ્ફોટ-પ્રૂફ સાધનો માટે, સાધનને કાર્યરત રાખવા માટે જરૂરી સ્થિર અને ગતિશીલ વીજ વપરાશને ઓછો કરવો જરૂરી છે. ટ્રાન્સમિટર્સ જે 4-20mA DC સ્ટાન્ડર્ડ સિગ્નલ આઉટપુટ કરે છે તે સામાન્ય રીતે 24V DC પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ કરે છે. ડીસી વોલ્ટેજનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે તે મોટા કેપેસિટર્સ અને ઇન્ડક્ટર્સની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે અને ટ્રાન્સમીટર અને કંટ્રોલ રૂમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ વચ્ચેના કનેક્ટિંગ વાયરની વિતરિત કેપેસિટેન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે હાઇડ્રોજન ગેસના ઇગ્નીશન કરંટ કરતાં ઘણું ઓછું છે.

2. વોલ્ટેજ સ્ત્રોત કરતાં વર્તમાન સ્ત્રોત ટ્રાન્સમિશનને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે: ક્ષેત્ર અને નિયંત્રણ ખંડ વચ્ચેનું અંતર નોંધપાત્ર હોય તેવા કિસ્સામાં, ટ્રાન્સમિશન માટે વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સિગ્નલોનો ઉપયોગ કેબલ પ્રતિકાર અને ઇનપુટને કારણે વોલ્ટેજ ડ્રોપને કારણે નોંધપાત્ર ભૂલો રજૂ કરી શકે છે. પ્રાપ્ત સાધનનો પ્રતિકાર. રિમોટ ટ્રાન્સમિશન માટે વર્તમાન સ્ત્રોત સિગ્નલનો ઉપયોગ કરીને ખાતરી કરે છે કે લૂપમાં વર્તમાન સ્થિર રહે છે, કેબલની લંબાઈને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ત્યાં ટ્રાન્સમિશનની ચોકસાઈ જાળવી રાખે છે.

3. મહત્તમ વર્તમાન તરીકે 20mA ની પસંદગી: 20mA ના મહત્તમ પ્રવાહની પસંદગી સલામતી, વ્યવહારિકતા, વીજ વપરાશ અને ખર્ચની વિચારણાઓ પર આધારિત છે. વિસ્ફોટ-સાબિતી સાધનો માત્ર ઓછા વોલ્ટેજ અને ઓછા પ્રવાહનો ઉપયોગ કરી શકે છે. 4-20mA વર્તમાન અને 24V DC જ્વલનશીલ વાયુઓની હાજરીમાં ઉપયોગ માટે સલામત છે. 24V DC સાથે હાઇડ્રોજન ગેસ માટે ઇગ્નીશન વર્તમાન 200mA છે, જે 20mA કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. વધુમાં, પ્રોડક્શન સાઇટ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, લોડ, પાવર વપરાશ, ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોની જરૂરિયાતો અને પાવર સપ્લાય જરૂરિયાતો વચ્ચેનું અંતર જેવા પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

4. પ્રારંભિક વર્તમાન તરીકે 4mA ની પસંદગી: મોટાભાગના ટ્રાન્સમીટર જે 4-20mA આઉટપુટ કરે છે તે બે-વાયર સિસ્ટમમાં કાર્ય કરે છે, જ્યાં પાવર સપ્લાય અને લોડ એક સામાન્ય બિંદુ સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, અને સિગ્નલ સંચાર માટે માત્ર બે વાયરનો ઉપયોગ થાય છે. અને ફીલ્ડ ટ્રાન્સમીટર અને કંટ્રોલ રૂમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ વચ્ચે પાવર સપ્લાય. ટ્રાન્સમીટર સર્કિટના સંચાલન માટે 4mA પ્રારંભિક પ્રવાહની પસંદગી આવશ્યક છે. 4mA સ્ટાર્ટીંગ કરંટ, યાંત્રિક શૂન્ય બિંદુ સાથે સુસંગત નથી, "સક્રિય શૂન્ય બિંદુ" પ્રદાન કરે છે જે પાવર લોસ અને કેબલ તૂટવા જેવી ખામીઓને ઓળખવામાં મદદ કરે છે.

4-20mA સિગ્નલોનો ઉપયોગ ન્યૂનતમ હસ્તક્ષેપ, સલામતી અને વિશ્વસનીયતાને સુનિશ્ચિત કરે છે, જે તેને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં વ્યાપકપણે અપનાવવામાં આવેલ ધોરણ બનાવે છે. જો કે, અન્ય આઉટપુટ સિગ્નલ ફોર્મેટ્સ, જેમ કે 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V, અને 0-10V, પણ સેન્સર સિગ્નલોને વધુ સારી રીતે હેન્ડલ કરવા અને વિવિધ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સને સપોર્ટ કરવા માટે વપરાય છે.