Электроника:Постоянный ток/Сигналы электрического оборудования/Системы сигналов силы тока: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Нет описания правки
Строка 28: Строка 28:
[[File:Схема токовой петли 4-20 мА_4_09122020_2236.jpg|frame|center|Рис. 4. Схема токовой петли 4-20 мА.]]
[[File:Схема токовой петли 4-20 мА_4_09122020_2236.jpg|frame|center|Рис. 4. Схема токовой петли 4-20 мА.]]


Процент измерения
{| class="wikitable" style="margin:0 auto"
Сигнал 4-20 мА
|-
1-5 В сигнал
! Процент измерения !! Сигнал 4-20 мА !! 1-5 В сигнал
0
|-
4,0 мА
| 0 || 4,0 мА ||  1,0 В
1,0 В
|-
10
| 10 || 5,6 мА || 1,4 В
5,6 мА
|-
1,4 В
| 20 || 7,2 мА || 1,8 В
20
|-
7,2 мА
| 25 || 8,0 мА || 2,0 В
1,8 В
|-
25
| 30 || 8,8 мА || 2,2 В
8,0 мА
|-
2,0 В
| 40 || 10,4 мА || 2,6 В
30
|-
8,8 мА
| 50 || 12,0 мА || 3,0 В
2,2 В
|-
40
| 70 || 15,2 мА || 3,8 В
10,4 мА
|-
2,6 В
| 75 || 16,0 мА || 4,0 В
50
|-
12,0 мА
| 80 || 16,8 мА || 4,2 В
3,0 В
|-
60
| 90 || 18,4 мА || 4,6 В
13,6 мА
|-
3,4 В
| 100 || 20,0 мА || 5,0 В
70
|}
15,2 мА
3,8 В
75
16,0 мА
4,0 В
80
16,8 мА
4,2 В
90
18,4 мА
4,6 В
100
20,0 мА
5,0 В


Диапазон силы тока ''4-20 мА'' не всегда соответствует стандартам для современных инструментов: какое-то время был распространён также стандарт ''10-50 миллиампер'', но подобные стандарты на сегодняшний день уже устарели. Одним из преимуществ токовой петли ''4-20 мА'' является безопасность: при более низких напряжениях цепи и более низких уровнях силы тока (например, по сравнению с вышеупомянутыми 10-50 мА), меньше вероятность поражения электрическим током и/или образования искр, способных вызвать пожар из-за легковоспламеняющейся атмосферы в определённых промышленных условиях.
Диапазон силы тока ''4-20 мА'' не всегда соответствует стандартам для современных инструментов: какое-то время был распространён также стандарт ''10-50 миллиампер'', но подобные стандарты на сегодняшний день уже устарели. Одним из преимуществ токовой петли ''4-20 мА'' является безопасность: при более низких напряжениях цепи и более низких уровнях силы тока (например, по сравнению с вышеупомянутыми 10-50 мА), меньше вероятность поражения электрическим током и/или образования искр, способных вызвать пожар из-за легковоспламеняющейся атмосферы в определённых промышленных условиях.

Версия от 22:42, 9 декабря 2020

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Системы сигналов силы тока[1]

Источник тока

За счёт использования электронных усилителей можно разрабатывать схемы с постоянной величиной силы тока (а не постоянной величиной напряжения как в предыдущей лекции). Такой набор компонентов известен как источник тока (в предыдущих главах мы почти всегда использовали аккумуляторы, являющиеся источником напряжения), и его символ выглядит следующим образом:

Рис. 1. Символ источника тока на электрических схемах.

Источник тока генерирует на своих выводах столько напряжения, сколько необходимо для создания постоянного тока. Это полная противоположность источнику напряжения (до этого, кстати, рассматриваемой всегда в качестве идеальной батареи, не учитывающей, например, в схемах деградацию химических источников питания), который будет выдавать столько тока, сколько требуется внешней схеме для поддержания постоянного выходного напряжения.

Рис. 2. Источник постоянного тока с регулируемым напряжением.

Источники тока могут быть сконструированы как регулируемые устройства, как и источники напряжения, и могут быть спроектированы для выработки очень точных постоянных величин силы тока. Если бы передающее устройство было сконструировано с источником переменного тока вместо источника переменного напряжения, мы могли бы разработать систему контрольно-измерительных сигналов, основанную на силе тока, а не на напряжении:

Рис. 3. Схема сигнальной системы, использующей источник тока, а не источник напряжения.

На данном этапе нам интересны не принципы работы источника тока для передатчика, а то, что его выходной сигнал изменяется в ответ на внешние изменения, точно так же, как настройка потенциометра в системе сигналов, основанных на напряжении изменяла выходное напряжение в соответствии с плавающим положением (например, изменяющееся положение поплавка в резервуаре при изменении уровня воды из предыдущих лекций). Обратите внимание, что индикатор датчика теперь представляет собой амперметр, а не вольтметр (шкала, как всегда, откалибрована в дюймах, футах или метрах водяного столба в резервуаре). Поскольку схема представляет собой последовательную конфигурацию (с учётом сопротивления кабеля), сила тока будет одной и той же для всех элементов цепи. С сопротивлением кабеля или без него, но сила тока на индикаторе будет точно такой же, как и на датчике, и, следовательно, не возникает ошибок, с которыми мы столкнулись в системе сигналов напряжения. Эта гарантия отсутствия потерь является решающим преимуществом современных сигнальных систем при перенапряжении.

Токовая петля 4-20 мА

Наиболее распространенным в современном мире стандартом сигнала, основанного на силе тока является контур (синоним в данном случае для понятия «петля»), производящий силу тока от 4 до 20 мА (4-20 мА), где 4 мА соответствуют 0% измерения, 20 мА – 100%, 12 мА – 50% и т.д. Удобной особенностью такого эталона является лёгкость преобразования сигнала в индикаторные приборы, рассчитанные на напряжение 1-5 В. Простой прецизионный резистор на 250 Ом, подключённый последовательно, будет производить падение напряжения 1 В при 4 мА, падение напряжения 5 В при 20 мА и т.д.:

Рис. 4. Схема токовой петли 4-20 мА.
Процент измерения Сигнал 4-20 мА 1-5 В сигнал
0 4,0 мА 1,0 В
10 5,6 мА 1,4 В
20 7,2 мА 1,8 В
25 8,0 мА 2,0 В
30 8,8 мА 2,2 В
40 10,4 мА 2,6 В
50 12,0 мА 3,0 В
70 15,2 мА 3,8 В
75 16,0 мА 4,0 В
80 16,8 мА 4,2 В
90 18,4 мА 4,6 В
100 20,0 мА 5,0 В

Диапазон силы тока 4-20 мА не всегда соответствует стандартам для современных инструментов: какое-то время был распространён также стандарт 10-50 миллиампер, но подобные стандарты на сегодняшний день уже устарели. Одним из преимуществ токовой петли 4-20 мА является безопасность: при более низких напряжениях цепи и более низких уровнях силы тока (например, по сравнению с вышеупомянутыми 10-50 мА), меньше вероятность поражения электрическим током и/или образования искр, способных вызвать пожар из-за легковоспламеняющейся атмосферы в определённых промышленных условиях.

Итог

  • Источник тока – это устройство (обычно состоящее из нескольких электронных компонентов), которое выводит постоянное количество тока в цепь, аналогично источнику напряжения (т.н. идеальная батарея), который подаёт постоянное напряжения.
  • Контрольно-измерительная схема с токовым «контуром» основана на принципах последовательных схем, когда сила ток для всех элементов одинакова, что гарантирует отсутствие погрешности измерений (которые могли бы возникнуть из-за сопротивления проводки).
  • Наиболее распространенным в современном мире стандартом аналогового сигнала, основанного на силе тока является «токовая петля 4-20 мА».

См.также

Внешние ссылки