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In der Prozessinstrumentierung werden Sensoren verwendet, um physikalische Größen wie Druck, Temperatur, Durchfluss usw. zu messen. des Prozesses. Der Sensor erzeugt eine Ausgabe in Form einer Spannung, die an den mit dem Sensor verbundenen Sender gesendet wird. Der Sender wandelt Spannungssignal in Stromsignal. Der Bereich des Stromsignals, den der Sender am Ausgang erzeugt, wird durch die Kalibrierung des Senders festgelegt. Fast alle Messumformer, die nach industriellen Prozessstandards hergestellt werden, können Stromsignale im Bereich von 0-20 mA oder im Bereich von 4-20 mA erzeugen. Es hängt alles von der Wahl eines Ingenieurs ab, der den Sender kalibriert, um das aktuelle Signal in einem beliebigen Bereich einzustellen.
Die sender sind in der regel loop powered geräte und in der regel geliefert durch 24VDC liefern. Die meisten industriellen Anwendungen verwenden 2-Draht-schleifenbetriebene Sender, die Schleifenstromsignal und die Stromversorgung an den gleichen elektrischen Leitungen enthalten. Die folgende Abbildung zeigt, wie die Stromversorgung mit dem vom Drucktransmitter erzeugten Stromsignal in Schleife geschaltet wird und später, wie das Stromsignal der Eingangskarte des Controllers zugeführt wird.
Angenommen, dass die flüssigkeit, die durch pipeline übt druck in die palette von 0-10 bar und die sender ist kalibriert zu erzeugen strom signal in die palette von 4-20mA; proportional zu dem Druck ist, den das Fluid auf den Drucksensor ausübt.
Wenn keine Flüssigkeit durch die Rohrleitung fließt, übt kein Druck auf den Sensor aus, aber der Drucktransmitter erzeugt immer noch ein 4mA-Stromsignal an den Ausgangsklemmen. Und wenn der auf den Drucksensor ausgeübte Druck seinen maximalen kalibrierten Wert von 10 bar erreicht, erzeugt der Transmitter ein 20mA-Stromsignal an den Ausgangsklemmen. Wenn also kein Strom durch den Draht zwischen den Senderausgangsklemmen und der Eingangskarte des Controllers fließt, kann geschlossen werden, dass der Leerlauffehler aufgetreten ist.
Auf der anderen seite, angenommen, dass die flüssigkeit vorbei durch pipeline übt druck in die palette von 0-10 bar und die sender ist kalibriert zu erzeugen strom signal in die palette von 0-20mA. Wenn keine Flüssigkeit durch die Rohrleitung fließt, erzeugt der Sender an den Ausgangsklemmen einen Strom von 0 mA. In diesem Fall wäre es äußerst schwierig zu erkennen, dass entweder ein Strom von 0 mA auf einen offenen Stromkreis des Messumformers oder auf keinen Druck des Fluids zurückzuführen ist. Daher, wenn die sender ist kalibriert zu erzeugen strom signal in die palette von 4-20mA, die fehler wie offene schaltungen können leicht erkannt werden.
Aus der obigen grafischen Darstellung ist auch ersichtlich, dass wir, wenn der 4-20-mA-Stromausgang der Eingangskarte eines beliebigen Controllers zugeführt wird, einen 250-Ohm-Widerstand verwenden, um dieses Stromsignal in ein Spannungssignal im Bereich von 1-5 V umzuwandeln. Standardmäßig verarbeitet der ADC des Controllers nur Spannungssignale im Bereich von 1-5V. Dies ist ein weiterer Grund, ein Stromsignal im Bereich von 4-20mA zu verwenden.
Daher empfiehlt es sich, ein 4-20mA-Stromsignal anstelle von 0-20mA zu verwenden. Dieser Bereich hilft uns nicht nur bei der Erkennung von Leerlauffehlern, sondern es wird auch einfach, dieses Signal in ein 1-5VDC-Spannungssignal umzuwandeln, das von der Eingangskarte der meisten Controller verarbeitet wird.