Преобразователи давления являются важнейшими компонентами различных приложений. Например, в автомобилях изменяется давление масла, жидкости и топлива. Аналогично, в гидравлических машинах масло используется для нагнетания и создания силы.
Изменения давления должны быть точными, чтобы обеспечить надлежащую передачу давления и силу. Одним из наиболее важных датчиков давления является преобразователь давления 4-20 мА. Сегодня мы обсудим различные аспекты этого датчика давления и поймем, как он работает.
Что такое датчик давления 4-20 мА?
Преобразователь давления, работающий на сигнале 4-20 мА, измеряет давление жидкости или топлива и преобразует его в электрические сигналы. Вместо напряжения в качестве выходного сигнала эта система предлагает токовый выход.
Вы можете задаться вопросом, почему вы должны рассматривать датчик давления 4-20 мА; логика проста.
- 4 мА представляет собой наименьшее измеряемое значение (например, 0 бар или минимальный диапазон).
- 20 мА представляет собой максимальное измеряемое значение (например, полная шкала, например, 100 бар).
- Измерения и индикация стали проще. Базовая линия 4 мА обеспечивает наличие "живого нуля", то есть, если петля показывает ноль мА, это означает неисправность, например, обрыв провода или потерю питания, а не просто нулевое давление.
Типичные области применения преобразователя давления включают:
- Промышленная автоматизация
- Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
- Гидравлическое и пневматическое управление
- Мониторинг технологических процессов на химических предприятиях
- Водоочистные сооружения
Принцип работы преобразователя давления 4-20 мА
Принцип работы датчик давления для скрытого монтажа 4-20 мА включает в себя три основных этапа. К ним относятся:
Чувствительные элементы
Чувствительные элементы - это важнейшие инструменты, которые формируют датчики давления. В преобразователе давления 4-20 мА существует три основных типа датчиков.
- Пьезорезистивный. В этом типе тензодатчика происходит изменение сопротивления, которое провоцирует изменение давления. На основе этого изменения формируется электрический сигнал, который обеспечивает получение данных.
- Емкостные датчики хорошо определяют изменения давления. Они изменяют расстояние между двумя пластинами, меняя емкость и интерпретируя данные.
- Резонансная проволока или кристалл. Если давление меняется, это влияет на частоту вибрации.
Преобразование сигналов
Чувствительные элементы предназначены для измерения давления. Следующий шаг - преобразование сигнала. Вот как это происходит.
- Датчики регистрируют изменения давления через сопротивление или емкость.
- Это изменение передается в виде электрического сигнала.
- Этот электрический сигнал приводит к появлению напряжения в системе, обеспечивая получение показаний.
Выход токовой петли
Поскольку вы используете систему с токовым выходом, напряжение преобразуется в текущие значения. Перевод тока происходит между 4 мА и 20 мА, обеспечивая надежный выход системы.
Это изменение пропорционально изменению давления. Предположим, датчик имеет диапазон 0-100 фунтов на квадратный дюйм.
- При 0 фунтов на квадратный дюйм → выход 4 мА
- При 50 фунтах на квадратный дюйм → выход 12 мА
- При 100 фунтах на квадратный дюйм → выход 20 мА
Почему вместо того, чтобы показывать значения в напряжении, нужно опираться на ток? Логика здесь простая.
- Влияние электрических шумов на токовые сигналы минимально.
- Больше нет ошибок падения напряжения из-за увеличения длины кабеля.
- Многие промышленные устройства интерпретируют контуры 4-20 мА.
Пошаговое руководство по подключению датчика давления 4-20 мА
Если вы хотите добиться максимальной эффективности работы датчиков давления, проводка и блок питания помогут вам в этом.
Возможны двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные соединения. Давайте оценим каждое соединение.
2-проводное соединение
Двухпроводное соединение является наиболее распространенным и стандартизированным благодаря простоте и быстроте процесса установки. Вероятность ошибок меньше, так как два провода имеют две клеммы.
К ним относятся:
- Положительный провод (+) подключается к положительному полюсу источника питания. Он соединяется с несколькими устройствами и сигнальным входом приемника (ПЛК, контроллер, дисплей).
- Отрицательный провод (-) подключается к отрицательной клемме источника питания.
Напряжение варьируется между 12 и 16 В постоянного тока.
Как только вы его получите, приступайте к подключению. Вот несколько простых шагов по подключению.
- Шаг 1: Отключите источник питания
На первом месте стоит безопасность. Чтобы избежать несчастных случаев, необходимо определить, подключен ли источник питания. Если подключен, немедленно отключите его, чтобы исключить протекание тока или напряжения.
- Шаг 2: Подключение терминала
Как мы уже выяснили, здесь есть две клеммы. Одна из них - положительная, которую следует подключить к положительной клемме. Положительную клемму следует подключить к положительной клемме питания шлейфа.
Подключение отрицательных клемм отличается. Вы должны подключить отрицательные клеммы к отрицательному электроду измерительного прибора, а затем к отрицательной клемме питания контура.
- Шаг 3: Включите питание системы
Перед включением системы проверьте соединения и полярность. Убедитесь, что система работает.
3-проводное соединение
Трехпроводное соединение обеспечивает отдельный маршрут для вывода сигнала от возврата питания. Такая конфигурация идеально подходит для промышленных секторов и обеспечивает более высокую долговечность сигнала.
Имеется три клеммы для подключения.
- V+ (положительное напряжение питания). Он подключается к положительному полюсу источника питания постоянного тока (обычно 12-36 В DC).
- Сигнальный выход. Этот терминал передает ток 4-20 мА на ПЛК, дисплей или контроллер.
- V- (питание отрицательное) это общая клемма с общим возвратным каналом. Он обеспечивает передачу как питания, так и сигнала.
Проводка очень проста. Вы можете следовать:
- Положительное клеммное соединение. Подключите V+ к положительному полюсу источника питания.
- Клемма выхода сигнала Подключение. Выходной разъем сигнала к сигнальному входу принимающего устройства.
- Отрицательное клеммное соединение. Подключите V- к отрицательному полюсу источника питания и общему/заземленному сигнальному входу.
4-проводное соединение
Четырехпроводное соединение имеет отдельный маршрут для питания и сигнала. Оно обеспечивает лучшие сигналы, чем 3-проводное, но используется в специальных промышленных датчиках.
Давайте посмотрим на терминалы.
- V+ (Power Positive): Положительный вход источника питания постоянного тока.
- V- (Power Negative): Отрицательный вход источника питания постоянного тока.
- Сигнал + (положительный выход): Положительная сторона сигнала контура 4-20 мА.
- Сигнал - (выход отрицательный): Отрицательная сторона сигнала контура 4-20 мА.
Тестирование датчика давления 4-20 мА
Тестирование датчика давления 4-20 мА необходимо для того, чтобы убедиться, что он работает в указанном диапазоне давления и обеспечивает оптимальную функциональность. Для этого необходимо пройти различные этапы и взять с собой несколько инструментов.
Здесь мы перечислили необходимые инструменты и шаги.
Необходимые инструменты
Вот список инструментов, необходимых для проверки датчика давления 4-20 мА.
- Цифровой мультиметр (DMM) для измерения постоянного тока
- Калибратор петель. Это дополнительный инструмент, но он рекомендуется для точного тестирования.
- Источник питания (24 В постоянного тока в стандартной комплектации)
- Известный источник давления (ручной насос, тестер дедвейта или давление процесса)
Основная процедура испытания
После того как вы собрали все инструменты, настало время проверить датчик давления 4-20 мА, выполнив следующие действия.
- Безопасность превыше всего.
Отключите источник питания и сбросьте давление в системе перед подключением или отключением, чтобы предотвратить любые казусы или несчастные случаи во время работы.
- Соединение
Вам необходимо взять с собой блок питания и подключить преобразователь к источнику питания с одной клеммы. Ко второй клемме можно подключить измерительное оборудование, которое поможет протестировать датчик давления 4-20 мА.
- Применяйте известные давления.
Испытания при известном давлении помогут оценить диапазон. Измерительные инструменты захватывают соответствующие значения. Вот несколько диапазонов давления. Вы должны изменить давление между 0%, 25%, 50%, 75% и 100% диапазона.
- Измерение выходного тока на каждом шаге.
Все, что вам нужно сделать, - это измерить выходной ток на каждом шаге. Протестируйте каждый уровень отдельно и рассчитайте его.
- Сравните показания с ожидаемыми значениями мА.
Когда у вас есть все значения, пришло время сравнить их и определить диапазон. Вот как это следует сделать.
- 0 фунтов на квадратный дюйм → 4,00 мА
- 25 фунтов на квадратный дюйм → 8,00 мА
- 50 фунтов на квадратный дюйм → 12,00 мА
- 75 фунтов на квадратный дюйм → 16,00 мА
- 100 фунтов на квадратный дюйм → 20,00 мА
Руководство по устранению неисправностей для датчика давления 4-20 мА
| Симптом | Возможная причина | Решение |
| Нет сигнала (0 мА) |
|
|
| Выход заблокирован на 4 мА |
|
|
| Выход заблокирован на 20 мА |
|
|
| Нестабильное или шумное чтение |
|
|
| Неправильное показание по сравнению с фактическим давлением |
|
|
Заключение
Выбор датчика давления - дело непростое. Это связано с тем, что вы должны обратить внимание на качество, марки, выходную мощность и несколько факторов точности. Не все датчики давления подходят для вашего выбора. Даже многие из них зависят от системы.
Хотите изучить высококлассные датчики давления? Sendo-sensor предлагает маленький датчик давления SS311 оснащен выходом 4-20 мА и обеспечивает точное измерение давления в системе. Ознакомьтесь с качественными вариантами прямо сейчас!