압력 트랜스듀서 4-20mA: 작동 원리, 테스트, 배선 및 문제 해결 가이드

압력 트랜스듀서는 다양한 애플리케이션에서 중요한 구성 요소입니다. 예를 들어 자동차에는 오일, 액체, 연료의 압력 변화가 있습니다. 마찬가지로 유압 기계는 오일을 사용하여 힘을 가하고 힘을 생성합니다.

 

적절한 압력 전달과 힘을 보장하려면 압력 변화가 정확해야 합니다. 가장 중요한 압력 센서 중 하나는 압력 트랜스듀서 4-20mA입니다. 오늘은 이 압력 트랜스듀서의 다양한 측면을 살펴보고 작동 원리를 이해해 보겠습니다.

 

압력 트랜스듀서 4-20mA란 무엇인가요?

4-20mA 신호로 작동하는 압력 트랜스듀서는 액체 또는 연료의 압력을 테스트하고 이를 전기 신호로 변환합니다. 이 시스템은 전압 대신 전류 출력을 제공합니다.

 

압력 트랜스듀서 4-20mA를 고려해야 하는 이유가 궁금할 수도 있지만, 논리는 간단합니다.

 

• 4mA는 측정 가능한 가장 낮은 값(예: 0bar 또는 최소 범위)을 나타냅니다.
• 20mA는 측정 가능한 최고 값(예: 100bar와 같은 풀 스케일)을 나타냅니다.
• 측정과 표시가 더 쉬워졌습니다. 4mA 기준선은 '라이브 제로'를 보장하므로 루프에서 0mA가 표시되면 단순한 압력 0이 아니라 단선이나 전력 손실과 같은 장애를 나타냅니다.

 

압력 트랜스듀서의 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

 

• 산업 자동화
• HVAC 시스템
• 유압 및 공압 제어
• 화학 플랜트의 공정 모니터링
• 수처리 시설

 

압력 트랜스듀서 4-20mA의 작동 원리

의 작동 원리 매립형 압력 트랜스듀서 4-20mA에는 세 가지 주요 단계가 있습니다. 다음과 같습니다:

 

감지 요소

 

감지 요소는 압력 센서를 형성하는 획기적인 도구입니다. 압력 트랜스듀서 4-20mA에는 세 가지 중요한 유형의 센서가 있습니다.

 

• 압전 저항. 이 유형에서는 스트레인 게이지의 압력 변화를 유발하는 저항의 변화가 있습니다. 이 변화에 따라 데이터를 제공하는 전기 신호가 있습니다.
• 정전식 센서 는 압력 변화를 감지하는 데 능숙합니다. 두 플레이트 사이의 거리를 변경하여 커패시턴스를 변경하고 데이터를 해석합니다.
• 공진 와이어 또는 크리스탈. 압력 변화가 있으면 진동 주파수에 영향을 미칩니다.

 

신호 변환

 

감지 요소는 압력 감지를 목표로 합니다. 다음 단계는 신호 변환입니다. 그 과정은 다음과 같습니다.

 

• 센서는 저항 또는 커패시턴스를 통해 압력 변화를 감지합니다. 
• 이 변경 사항은 전기 신호로 전송됩니다.
• 이 전기 신호는 시스템에서 전압 출력을 발생시켜 판독값을 제공합니다.

 

전류 루프 출력 

 

전류 출력 시스템을 사용하기 때문에 전압 변환이 전류 값으로 변환됩니다. 전류 변환은 4mA와 20mA 사이에서 발생하여 시스템의 안전한 출력을 보장합니다.

 

이 변화는 압력 변화에 비례합니다. 트랜스듀서의 범위가 0-100psi라고 가정합니다.

 

• 0psi → 4mA 출력에서
• 50psi → 12mA 출력에서
• 100psi → 20mA 출력에서

 

전압으로 값을 표시하는 대신 전류에 의존해야 하는 이유는 무엇일까요? 논리는 간단합니다.

 

• 전기 노이즈가 전류 신호에 미치는 영향은 최소화됩니다. 
• 케이블 길이 증가로 인한 전압 강하 오류가 더 이상 발생하지 않습니다.
• 많은 산업용 장치가 4~20mA 루프를 해석합니다.

 

압력 트랜스듀서 4-20mA 배선을 위한 단계별 가이드 

압력 센서를 통해 최고의 압력 감지 작업을 수행하려면 배선 및 전원 공급 장치가 도움이 될 수 있습니다.

 

2선, 3선 및 4선 연결을 사용할 수 있습니다. 각 연결을 평가해 보겠습니다.

 

2선 연결 

 

2선 연결은 설치 과정이 쉽고 빠르기 때문에 가장 일반적이며 표준화되어 있습니다. 두 개의 전선에는 두 개의 단자가 있기 때문에 오류 발생 가능성이 적습니다.

이것들이 있습니다:

 

• 양극선(+)은 양극 전원 공급 단자에 연결됩니다. 여러 장치 및 수신기(PLC, 컨트롤러, 디스플레이)의 신호 입력과 연결됩니다.
• 음극선(-)은 전원 공급 장치의 음극 단자에 다시 연결합니다.

 

전압은 12~16V DC 사이입니다.

연결이 완료되면 연결을 계속 진행하세요. 다음은 몇 가지 간단한 배선 단계입니다.

 

• 1단계: 전원 공급 장치 끄기

 

안전이 최우선입니다. 사고를 방지하려면 전원 공급 장치가 연결되어 있는지 확인해야 합니다. 연결되어 있다면 즉시 전원을 꺼서 전류나 전압이 흐르지 않도록 하세요.

 

• 2단계: 터미널 연결 

 

이미 결정했듯이 두 개의 단자가 있습니다. 하나는 양극 단자에 연결해야 하는 양극 단자입니다. 양극 단자를 루프 전원 양극 단자에 연결해야 합니다.

 

음극 단자 연결 방식이 다릅니다. 음극 단자를 측정 장치의 음극에 연결한 다음 루프 전원의 음극 단자에 연결해야 합니다.

 

• 3단계: 시스템 전원 켜기 

 

시스템 전원을 켜기 전에 연결과 극성을 확인하세요. 시스템이 작동하는지 확인합니다.

 

3선 연결 

 

3선 연결은 전원 리턴에서 신호 출력을 위한 별도의 경로를 제공합니다. 이 구성은 산업 분야에 이상적이며 더 나은 신호 내구성을 제공합니다.

 

세 개의 배선 단자가 있습니다.

 

• V+(전원 포지티브). DC 전원 공급 장치(일반적으로 12~36V DC)의 양극 단자를 연결합니다.
• 신호 출력. 이 단자는 4-20mA 전류를 PLC, 디스플레이 또는 컨트롤러로 전송합니다.
• V-(전력 네거티브) 는 공유 리턴 경로를 가진 공통 터미널입니다. 전원과 신호 전송을 모두 제공합니다.

 

배선 단계는 간단합니다. 따라 하면 됩니다:

 

• 양극 단자 연결. V+를 전원 공급 장치 양극 단자에 연결합니다.
• 신호 출력 단자 연결. 수신 장치의 신호 입력에 대한 신호 출력 단자입니다.
• 음극 단자 연결. 전원 공급 장치의 음극 단자와 신호 입력의 공통/접지에 V-를 연결합니다.

 

4선 연결

 

4선 연결은 전원과 신호를 위한 별도의 경로가 있습니다. 3선보다 더 나은 신호를 제공하지만 특정 산업용 센서에 사용됩니다.

 

터미널을 살펴보겠습니다.

 

• V+(전원 양극): 포지티브 DC 전원 공급 장치 입력.
• V-(전원 네거티브): 네거티브 DC 전원 공급 장치 입력.
• 신호 + (출력 양극): 4-20mA 루프 신호의 양극.
• 신호 - (출력 음극): 4-20mA 루프 신호의 네거티브 측입니다.

 

압력 트랜스듀서 4-20mA 테스트 

압력 트랜스듀서 4-20mA를 테스트하는 것은 지정된 압력 범위에서 작동하고 최적의 기능을 제공하는지 확인하는 데 필수적입니다. 이를 위해서는 다양한 단계를 거쳐야 하고 몇 가지 도구를 준비해야 합니다.

 

여기에 필요한 도구와 단계가 나열되어 있습니다.

 

필요한 도구 

 

다음은 압력 트랜스듀서 4-20mA를 테스트하는 데 필요한 도구 목록입니다.

 

• DC를 측정하는 디지털 멀티미터(DMM)
• 루프 캘리브레이터. 옵션 도구이지만 정밀한 테스트를 위해 권장됩니다.
• 전원 공급 장치(24V DC가 표준)
• 알려진 압력 소스(핸드 펌프, 분동식 압력계 또는 공정 압력)

 

기본 테스트 절차

 

모든 도구를 모았으면 다음 단계에 따라 압력 트랜스듀서 4-20mA를 테스트할 차례입니다.

 

• 안전 우선.

 

연결 또는 분리하기 전에 모든 전원을 끄고 시스템의 압력을 낮추어 작동 중 사고나 사고를 예방하세요.

 

• 연결

 

전원 공급 장치를 가져와서 한 단자의 전원 공급 장치에 트랜스듀서를 연결해야 합니다. 두 번째 단자에는 압력 트랜스듀서 4-20mA를 테스트하는 데 도움이 되는 측정 장비를 연결할 수 있습니다. 

 

• 알려진 압력 적용.

 

알려진 압력에서 테스트하면 범위를 평가하는 데 도움이 됩니다. 측정 도구는 관련 값을 가져옵니다. 다음은 몇 가지 압력 범위입니다. 0%, 25%, 50%, 75% 및 100% 범위의 압력을 변경해야 합니다.

 

• 각 단계의 전류 출력 측정.

 

각 단계의 전류 출력을 측정하기만 하면 됩니다. 각 레벨을 개별적으로 테스트하고 계산하세요.

 

• 판독값을 예상 mA 값과 비교합니다.

 

모든 값을 얻었으면 이제 값을 비교하여 범위를 결정할 차례입니다. 방법은 다음과 같습니다.

• 0psi → 4.00mA
• 25psi → 8.00mA
• 50psi → 12.00mA
• 75psi → 16.00mA
• 100psi → 20.00mA

 

압력 트랜스듀서 4-20mA 문제 해결 가이드

 

증상	가능한 원인	솔루션
신호 없음(0mA)	끊어진 전선 또는 느슨한 연결 전원 공급 장치가 꺼져 있거나 너무 낮음 내부 센서 오류	모든 배선 검사 및 고정 공급 전압 확인(12~36V DC) 알려진 양호한 센서로 테스트
4mA에서 출력 고착	압력이 가해지지 않음 막힌 압력 포트 센서 손상	공정 압력 확인 포트 청소 주의 보정에 실패하면 교체
20mA에서 출력 고착	과압 상태 배선 단락 센서 전자 장치 결함	공정 압력이 범위 내에 있는지 확인 케이블/커넥터의 단락 여부 검사 필요한 경우 센서 교체
변동이 심하거나 시끄러운 판독값	전기 간섭 느슨한 커넥터 빠른 압력 맥동	차폐 케이블 및 적절한 접지 사용 모든 연결 강화 압력 스너버/댐퍼 설치
잘못된 판독값 대 실제 압력	캘리브레이션 드리프트 온도 효과 잘못된 PLC/컨트롤러 스케일링	알려진 표준으로 재보정 온도 보정 범위 확인 제어 시스템에서 스케일링 조정

 

결론 

 

압력 센서를 선택하는 것은 쉽지 않습니다. 품질, 등급, 출력 및 여러 정확도 요소를 살펴봐야 하기 때문입니다. 모든 압력 트랜스듀서가 여러분의 선택에 적합한 것은 아닙니다. 심지어 많은 제품이 시스템에 따라 다릅니다.

 

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