تعد محولات الضغط من المكونات الهامة في مختلف التطبيقات. على سبيل المثال، تحتوي سيارتك في السيارات على تغيرات ضغط الزيت والسائل والوقود. وبالمثل، تستخدم الماكينات الهيدروليكية الزيت للدفع وإنشاء قوة.
يجب أن تكون تغيرات الضغط دقيقة لضمان انتقال الضغط والقوة المناسبة. أحد أهم مستشعرات الضغط هو محول الضغط 4-20mA. سنناقش اليوم الجوانب المختلفة لمحول الضغط هذا وفهم كيفية عمله.
ما هو محول الضغط 4-20mA؟
يقوم محول الضغط، الذي يعمل على إشارة 4-20mA، باختبار ضغط السائل أو الوقود وتحويله إلى إشارات كهربائية. وبدلاً من الجهد كخرج، يقدم هذا النظام خرج تيار.
قد تتساءل عن سبب اعتبار محول الضغط 4-20mA؛ فالمنطق واضح ومباشر.
- 4 مللي أمبير تمثل أقل قيمة قابلة للقياس (على سبيل المثال، 0 بار أو الحد الأدنى للنطاق).
- 20 مللي أمبير تمثل أعلى قيمة قابلة للقياس (على سبيل المثال، المقياس الكامل، مثل 100 بار).
- القياسات والمؤشرات أسهل. يضمن خط الأساس الذي يبلغ أربعة مللي أمبير وجود "صفر مباشر"، مما يعني أنه إذا كانت قراءة الحلقة صفر مللي أمبير، فهذا يشير إلى وجود عطل - مثل سلك مكسور أو فقدان الطاقة - بدلاً من مجرد ضغط صفري.
تشمل التطبيقات النموذجية لمحول طاقة الضغط ما يلي:
- الأتمتة الصناعية
- أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
- التحكم الهيدروليكي والهوائي
- مراقبة العمليات في المصانع الكيميائية
- مرافق معالجة المياه
مبدأ عمل محول الضغط 4-20 مللي أمبير
مبدأ العمل في محول ضغط مثبت على الحامل المتدفق 4-20mA تتضمن ثلاث مراحل رئيسية. هذه المراحل هي:
عناصر الاستشعار
عناصر الاستشعار هي أدوات تغيير قواعد اللعبة التي تشكل مستشعرات الضغط. في محول الضغط 4-20mA، هناك ثلاثة أنواع حاسمة من أجهزة الاستشعار.
- مقاوم للضغط الانضغاطي. في هذا النوع، يحدث تغير في المقاومة التي تحرض تغيرات الضغط في مقياس الإجهاد. وبناءً على التغيير، توجد إشارة كهربائية توفر البيانات.
- المستشعرات السعوية جيدة في اكتشاف تغيرات الضغط. فهي تغير المسافة بين لوحين، وتغير السعة وتفسر البيانات.
- سلك الرنين أو البلورة. إذا كان هناك تغير في الضغط، فإنه يؤثر على تردد الاهتزاز.
تحويل الإشارة
تهدف عناصر الاستشعار إلى استشعار الضغط. الخطوة التالية هي تحويل الإشارة. وإليك كيفية حدوث ذلك.
- تكتشف المستشعرات تغيرات الضغط من خلال المقاومة أو السعة.
- ينتقل هذا التغيير إلى الإشارة الكهربائية.
- تتسبب هذه الإشارة الكهربائية في إخراج الجهد في النظام، مما يوفر القراءات.
مخرجات الحلقة الحالية
بما أنك تستخدم نظام الإخراج الحالي، يتم تحويل تحويل تحويل الجهد إلى قيم تيار. تحدث الترجمة الحالية بين 4mA و20mA، مما يضمن إخراجًا آمنًا للنظام.
يتناسب هذا التغير مع تغيرات الضغط. لنفترض أن محول الطاقة له نطاق 0-100 رطل لكل بوصة مربعة.
- عند 0 رطل/بوصة مربعة → 4 مللي أمبير خرج
- عند 50 رطل لكل بوصة مربعة → 12 مللي أمبير
- عند 100 رطل لكل بوصة مربعة → 20 مللي أمبير
بدلاً من إظهار القيم بالجهد، لماذا يجب الاعتماد على التيار؟ المنطق واضح ومباشر.
- يكون تأثير الضوضاء الكهربائية ضئيلًا على الإشارات الحالية.
- لا يوجد المزيد من أخطاء انخفاض الجهد بسبب زيادة طول الكابل.
- تفسر العديد من الأجهزة الصناعية حلقات 4-20 مللي أمبير.
دليل خطوة بخطوة لتوصيل أسلاك محول الضغط 4-20mA
إذا كنت ترغب في الحصول على وظيفة استشعار الضغط القصوى من حساسات الضغط الخاصة بك، فيمكن أن تساعدك الأسلاك ومصدر الطاقة في ذلك.
تتوفر توصيلات بسلكين وثلاثة أسلاك وأربعة أسلاك. دعونا نقيِّم كل توصيلة.
توصيل 2 سلك 2
الوصلة ذات السلكين هي الأكثر شيوعًا وتوحيدًا نظرًا لسهولة تركيبها وسرعة تركيبها. وتقل احتمالات حدوث أخطاء لأن السلكين لهما طرفان.
هذه هي:
- يتصل السلك الموجب (+) بطرف إمداد الطاقة الموجب. ويرتبط مع أجهزة متعددة ومدخل إشارة جهاز الاستقبال (PLC، وحدة التحكم، شاشة العرض).
- يتصل السلك السالب (-) مرة أخرى بالطرف السالب لمصدر الطاقة.
يتراوح الجهد بين 12 و16 فولت تيار مستمر.
بمجرد حصولك عليها، ابدأ بالتوصيل. إليك بعض خطوات التوصيل البسيطة.
- الخطوة 1: قم بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة
السلامة هي الخيار الأول. لتجنب الحوادث، يجب عليك تحديد ما إذا كان مصدر الطاقة متصل أم لا. إذا كان كذلك، فلنقم بإيقاف تشغيله على الفور لضمان عدم تدفق التيار أو الجهد.
- الخطوة 2: توصيل الطرفية
كما حددنا بالفعل، يوجد طرفان. أحدهما هو الطرف الموجب الذي يجب توصيله بالطرف الموجب. يجب توصيل الطرف الموجب بالطرف الموجب بطرف طاقة الحلقة الموجب.
توصيل الطرف السالب مختلف. يجب عليك توصيل الطرفين السالبين بالقطب السالب لجهاز القياس ثم بالطرف السالب للقدرة الحلقية.
- الخطوة 3: قم بتشغيل النظام
تحقق من التوصيلات والقطبية قبل تشغيل النظام. تأكد من أن النظام يعمل.
توصيل 3 أسلاك
يوفر التوصيل ثلاثي الأسلاك مساراً منفصلاً لمخرج الإشارة عن عائد الطاقة. هذا التكوين مثالي للقطاعات الصناعية ويوفر متانة أفضل للإشارة.
توجد ثلاثة أطراف توصيل أسلاك.
- V+ (موجب الطاقة). يتم توصيل الطرف الموجب لمصدر طاقة التيار المستمر (عادةً 12-36 فولت تيار مستمر).
- إخراج الإشارة. ترسل هذه المحطة الطرفية التيار 4-20 مللي أمبير إلى PLC أو الشاشة أو وحدة التحكم.
- V- (سالب الطاقة) هي محطة طرفية مشتركة ذات مسار عودة مشترك. يوفر كلاً من الطاقة ونقل الإشارة.
خطوات التوصيل سهلة. يمكنك اتباعها:
- وصلة طرفية موجبة. قم بتوصيل V+ بالطرف الموجب لمصدر الطاقة.
- وصلة طرف خرج الإشارة التوصيل. طرف إخراج الإشارة إلى مدخل إشارة جهاز الاستقبال الخاص بك.
- وصلة طرفية سالبة. قم بتوصيل V- بالطرف السالب لمصدر الطاقة والطرف المشترك/الأرضي لمدخل الإشارة.
توصيل 4 أسلاك
يحتوي التوصيل رباعي الأسلاك على مسار منفصل للطاقة والإشارة. وهي توفر إشارات أفضل من الوصلة ثلاثية الأسلاك، ولكنها تُستخدم في حساسات صناعية محددة.
دعونا نلقي نظرة على المحطات الطرفية.
- V+ (موجب الطاقة): مدخل مصدر طاقة تيار مستمر موجب.
- V- (سالب الطاقة): دخل مزود طاقة التيار المستمر السالب.
- الإشارة + (الإخراج موجب): الجانب الموجب لإشارة الحلقة 4-20 مللي أمبير.
- الإشارة - (الإخراج السالب): الجانب السالب لإشارة الحلقة 4-20 مللي أمبير.
اختبار محول الضغط 4-20 مللي أمبير
يعد اختبار محول الضغط 4-20mA ضروريًا للتأكد مما إذا كان يعمل في نطاق الضغط المحدد ويوفر الوظيفة المثلى. لذلك، عليك اتباع خطوات مختلفة وإحضار بعض الأدوات.
لقد قمنا بإدراج الأدوات والخطوات اللازمة هنا.
الأدوات المطلوبة
فيما يلي قائمة بالأدوات المطلوبة لاختبار محول الضغط 4-20mA.
- مقياس رقمي متعدد (DMM) لقياس التيار المستمر
- معاير الحلقات. إنها أداة اختيارية ولكن يوصى بها للاختبار الدقيق.
- مصدر الطاقة (24 فولت تيار مستمر قياسي)
- مصدر ضغط معروف (مضخة يدوية أو جهاز اختبار الوزن الساكن أو ضغط المعالجة)
إجراء الاختبار الأساسي
بمجرد جمع كل الأدوات، حان الوقت لاختبار محول الضغط 4-20mA بالخطوات التالية.
- السلامة أولاً.
قم بإيقاف تشغيل أي مصدر طاقة وإزالة الضغط عن النظام قبل التوصيل أو الفصل لمنع وقوع أي حوادث أو حوادث أثناء التشغيل.
- الاتصال
يجب عليك إحضار مصدر الطاقة الخاص بك وتوصيل محول الطاقة بمصدر الطاقة من طرف واحد. على الطرف الثاني، يمكنك توصيل معدات القياس التي تساعد في اختبار محول الطاقة 4-20mA.
- تطبيق الضغوط المعروفة.
يمكن أن يساعد الاختبار عند ضغط معروف في تقييم النطاق. تلتقط أدوات القياس القيم ذات الصلة. فيما يلي بعض نطاقات الضغط. عليك تغيير الضغط بين 0%، و25%، و50%، و75%، و100% من النطاق.
- قياس خرج التيار عند كل خطوة.
كل ما عليك فعله هو قياس الخرج الحالي في كل خطوة. اختبر كل مستوى على حدة واحسبه.
- قارن القراءات بقيم mA المتوقعة.
بمجرد حصولك على جميع القيم، حان الوقت لمقارنتها وتحديد النطاق. إليك كيفية القيام بذلك.
- 0 رطل لكل بوصة مربعة → 4.00 مللي أمبير
- 25 رطل لكل بوصة مربعة → 8.00 مللي أمبير
- 50 رطل لكل بوصة مربعة → 12.00 مللي أمبير
- 75 رطل لكل بوصة مربعة → 16.00 مللي أمبير
- 100 رطل لكل بوصة مربعة → 20.00 مللي أمبير
دليل استكشاف الأعطال وإصلاحها لمحول طاقة الضغط 4-20mA
| العَرَض | السبب المحتمل | الحل |
| لا توجد إشارة (0 مللي أمبير) |
|
|
| الإخراج عالق عند 4 مللي أمبير |
|
|
| الإخراج عالق عند 20 مللي أمبير |
|
|
| قراءة متذبذبة أو صاخبة |
|
|
| القراءة غير الصحيحة مقابل الضغط الفعلي |
|
|
الخاتمة
يعد اختيار مستشعر الضغط أمرًا صعبًا. ذلك لأن عليك النظر إلى الجودة والدرجات والإخراج والعديد من عوامل الدقة. ليست كل محولات الضغط مناسبة لاختيارك. حتى أن العديد منها يختلف بناءً على النظام.
هل تريد استكشاف مستشعرات الضغط من الدرجة الأولى؟ يقدم مستشعر Sendo-sensor مستشعر ضغط صغير SS311 يتميز بإخراج 4-20mA ويوفر قياسًا دقيقًا للضغط في النظام. تحقق من خيارات الجودة الآن!