Beliebige Prozessparameter wie Temperatur, Druck, Durchfluss, Dichte werden erfasst, von einem Sensor gemessen und in ein elektrisches Signal in Form von Spannung umgewandelt. Die Spannung vom Sensor wird an den Sender gesendet, um das aktuelle Ausgangssignal in eine Standardform umzuwandeln.

Die meisten Anwendungen verwenden ein 4-20 mA-Signal anstelle von 0-20 mA oder 0-5 V oder 1-5 V.

1 ( a). Leben Null d.h. 4 mA. Es ist leicht zu erkennen, dass die signal draht ist nicht gebrochen. Wenn „0“ mA, nicht in der lage zu wissen, dass es ist ein signal oder draht gebrochen.

(b). Die 4 mA werden als „Range zero“ verwendet. Wenn der Bereich Null wirklich null mA wäre, gäbe es keinen Strom und daher keine Leistung, um das Feldinstrument anzutreiben. Feldinstrument würde 3 oder 4 Drahtgeräte erfordern. Zusätzliche Verdrahtungskosten werden berücksichtigt.

(c). Ein weiterer grund für die wahl 4 mA ist, wenn der sender wurde zuerst eingeführt, es wurde arbeits auf pneumatische druck signal für übertragung. Später wurden Elektronikchips eingeführt, die mindestens 3 mA Strom benötigen, um zu funktionieren. Daher wird eine Marge von 4 mA als Referenz genommen.

2. Skalieren und Berechnen: mit 4-20 mA signal ist es einfach zu skalieren und berechnen die prozess parameter.

(ein). Skala: 4-20 mA Signal

mA Prozentsatz

4 mA 0

8 mA 25

12 mA 50

16 mA 75

20 mA 100

(b). Berechnen prozentsatz von signal entsprechend mA signal

(Gemessen Wert-. Unteren Bereich wert)/Spanne * 100%

Für Beispiel: 15 mA signal ist (15-4)/16*100% = 68.75 %

3. Analog zu Digital umwandlung: CPU in PLC/DCS/Alone controller benötigen digitale signal 1-5 V. PLC/DCS wandelt analog zu digital signal, so dass die CPU lesen kann es. Für die Umwandlung von Strom von 4-20 mA bis 1-5 V benötigt einen Widerstand von 250 Ohm.

Wie wir wissen V= I R

V= 4 mA X 250 Ω = 1 V

8 mA X 250 Ω = 2 V

12 mA X 250 Ω = 3 V

16 mA X 250 Ω = 4 V

20 mA X 250 Ω = 5 V

4. Grund für 20 mA: 20 mA wird als Maximum verwendet, da das menschliche Herz nur bis zu 30 mA Strom aushalten kann. Aus Sicherheitsgründen werden also 20 mA gewählt.

Vorteile:

Es ist robuster gegen elektromagnetische störungen.

Sehr lange Kabel haben einen Widerstand, der einen Spannungsabfall verursacht. Der Spannungsabfall beeinflusst den Messwert. Der Vorteil der Verwendung eines 4-20 mA-Signals besteht darin, dass Stromsignale dieses Problem nicht haben.

Nachteile:

Der Strom kann ein Magnetfeld induzieren und mit parallelen Leitungen übersprechen. Man sollte verdrillten Draht verwenden und ihn von anderen Kommunikationsleitungen fernhalten.