壓力傳感器是各種應用的關鍵元件。例如，您的汽車有油、液體和燃料的壓力變化。同樣地，液壓機器使用油來推動並產生力量。
壓力變化應該精確，以確保適當的壓力傳輸和作用力。壓力傳感器 4-20mA 是最關鍵的壓力傳感器之一。今天，我們將討論此壓力傳感器的各個方面，並瞭解其工作原理。
什麼是壓力傳感器 4-20mA？
壓力轉換器以 4-20mA 訊號運作，可測試液體或燃料的壓力，並將其轉換為電子訊號。此系統提供電流輸出，而非電壓輸出。
您可能會問，為什麼要考慮壓力傳感器 4-20mA；邏輯很直接。
- 4 mA 代表可量測的最低值（例如 0 bar 或最小量程）。
- 20 mA 代表最高的可測值（例如滿刻度，如 100 bar）。
- 測量和指示更容易。四 mA 基線可確保有「活零」，這表示如果迴路讀取到零 mA，則表示故障 - 例如斷線或斷電 - 而不只是壓力為零。
壓力傳感器的典型應用包括
- 工業自動化
- HVAC 系統
- 液壓與氣壓控制
- 化學工廠的過程監控
- 水處理設施
壓力傳感器 4-20mA 的工作原理
的工作原理 嵌入式壓力傳感器 4-20mA 涉及三個主要階段。它們是
感測元件
感測元件是塑造壓力感測器的改變遊戲規則的工具。在壓力傳感器 4-20mA 中，有三種重要的傳感器類型。
- 壓阻.在這種類型中，電阻的變化會引起應變儀的壓力變化。根據此變化，會產生提供資料的電子信號。
- 電容式感測器 善於偵測壓力變化。它們會改變兩個板之間的距離，從而改變電容並解釋數據。
- 諧振線或水晶.如果有壓力變化，就會影響振動頻率。
訊號轉換
感應元件的目標是壓力感應。下一步是信號轉換。以下是轉換的過程。
- 感測器透過電阻或電容偵測壓力變化。
- 這種變化會傳送到電子信號中。
- 此電子信號會造成系統中的電壓輸出，提供讀數。
電流迴路輸出
由於您使用的是電流輸出系統，因此電壓轉換會轉換為電流值。電流轉換發生在 4mA 和 20mA 之間，確保系統的安全輸出。
此變化與壓力變化成正比。假設傳感器的量程為 0-100 psi。
- 0 psi 時 → 4 mA 輸出
- 50 psi 時 → 12 mA 輸出
- 在 100 psi → 20 mA 輸出
與其用電壓來顯示數值，為什麼要靠電流來顯示呢？邏輯很簡單。
- 電氣雜訊對電流訊號的影響極小。
- 不會再有因電纜長度增加而產生的電壓下降誤差。
- 許多工業設備解釋 4-20 mA 迴路。
4-20mA 壓力傳感器接線步驟指南
如果您想從壓力感測器中獲得最終的壓力感測工作，接線和電源可以幫助您實現這一目標。
可提供兩線制、三線制和四線制連接。讓我們評估一下每種連接方式。
2 線連接
雙線連接是最常見也是最標準化的連接方式，因為其安裝過程簡單快速。由於兩條線有兩個端子，因此出錯的機會較少。
這些是
- 正極線 (+) 連接到正電源端子。它可連結多個裝置及接收器的訊號輸入端 (PLC、控制器、顯示器)。
- 負極線 (-) 接回電源供應器的負極端。
電壓在 12 到 16V 直流之間變化。
有了之後，就繼續進行連接。以下是幾個簡單的接線步驟。
- 步驟 1：關閉電源
安全是第一選擇。為避免意外發生，您應該確定電源是否連接。如果有，請立即關閉，以確保沒有電流或電壓流過。
- 步驟 2：連接端子
正如我們已經確定的，有兩個端子。一個是正極端子，應該連接正極端子。您應該將正極端子連接至迴路電源正極端子。
負極端連接方式不同。您應該將負極連接到測量裝置的負極，然後再連接到迴路電源的負極。
- 步驟 3：開啟系統電源
在為系統通電之前，請檢查連接和極性。確保系統正常運作。
3 線連接
三線式連接提供訊號輸出與電源回傳的獨立路徑。這種配置非常適用於工業領域，並能提供更好的信號耐用性。
有三個接線端子。
- V+（電源正極）。 它連接直流電源（通常為 12-36 V 直流）的正極。
- 訊號輸出.此端子將 4-20 mA 電流傳送至 PLC、顯示器或控制器。
- V-（電源負極） 是具有共用回傳路徑的共用端子。它同時提供電源和訊號傳輸。
接線步驟很簡單。您可以按照以下步驟進行：
- 正極端子連接.將 V+ 連接到電源正極。
- 信號輸出端子 連接. 將訊號輸出端子連接至接收裝置的訊號輸入端子。
- 負極端子連接.將 V- 連接到電源負極和訊號輸入的共用/接地端。
4 線連接
4 線連接的電源和訊號有獨立的路徑。它提供比 3 線式更好的訊號，但只用於特定的工業感測器。
讓我們來看看終端機。
- V+（電源正極）：直流電源正極輸入。
- V-（電源負極）：直流電源負極輸入。
- 信號 +（輸出正極）：4-20 mA 迴路訊號的正端。
- 信號 -（輸出負端）：4-20 mA 迴路訊號的負端。
測試壓力傳感器 4-20mA
測試壓力傳感器 4-20mA 對於確認其是否在指定的壓力範圍內工作並提供最佳功能至關重要。為此，您必須經過多個步驟並攜帶一些工具。
我們在此列出必要的工具和步驟。
所需工具
以下是測試壓力傳感器 4-20mA 所需的工具清單。
- 數位萬用表 (DMM) 量測 DC
- 迴路校正器。這是一種選購工具，但建議用於精確測試。
- 電源供應（標準為 24 V DC）
- 已知壓力來源 (手動泵、自重測試器或製程壓力)
基本測試程序
收集好所有工具後，就可以用以下步驟測試壓力傳感器 4-20mA。
- 安全第一.
在連接或斷開之前，請關閉任何電源並對系統進行減壓，以防止在操作過程中發生任何意外或事故。
- 連接
您應該攜帶電源供應器，並從一個端子將傳感器連接至電源供應器。在第二個端子上，您可以連接有助於測試壓力傳感器 4-20mA 的測量設備。
- 施加已知壓力.
在已知壓力下進行測試可以幫助評估量程。測量工具抓取相關數值。以下是幾個壓力範圍。您必須在量程的 0%、25%、50%、75% 和 100% 之間改變壓力。
- 測量每個步驟的電流輸出.
您所要做的就是測量每一步的電流輸出。分別測試每一級並計算出來。
- 比較讀數與預期的 mA 值。
當您取得所有數值後，就該比較它們並決定範圍。您應該這樣做。
- 0 psi → 4.00 mA
- 25 psi → 8.00 mA
- 50 psi → 12.00 mA
- 75 psi → 16.00 mA
- 100 psi → 20.00 mA
壓力傳感器 4-20mA 的故障排除指南
| 症狀 | 可能原因 | 解決方案 |
| 無訊號 (0 mA) |
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| 輸出卡在 4 mA |
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| 輸出卡在 20 mA |
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| 讀數波動或雜訊 |
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| 不正確的讀數與實際壓力 |
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總結
選擇壓力感測器具有挑戰性。因為您必須考慮品質、等級、輸出和幾個精確度因素。並非所有的壓力傳感器都適合您的選擇。甚至很多都會根據系統而有所不同。
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