Pętla prądowa 4...20mA. Retransmisja sygnału mierzonego. Separacja galwaniczna.

Pętla prądowa 4...20mA

Pętla prądowa ma szerokie zastosowanie w automatyce. Występuje najczęściej jako sygnał 4...20mA i umożliwia przesłanie pomiarów do innych urządzeń. Przyjęta jako standard umożliwia również uniwersalne podłączenie różnych urządzeń i przetworników do innych układów pomiaru oraz regulacji.

W przypadku pętli prądowej możliwe jest zestawienie kilku odbiorników, które dzięki wymuszeniu prądowemu niezależnemu od rezystancji obwodu (do granicy podanej przez producenta, dla naszych urządzeń jest to 500Ω) mogą mierzyć w tym samym czasie tę samą wartość.

Zastosowanie pętli prądowych:
• izolacja galwaniczna urządzeń;
• uodpornienie transmisji na zakłócenia indukcyjne;
• uniezależnienie (do pewnej granicy) od oporności linii;
• retransmisja sygnału mierzonego;
• przesłanie sygnału do wielu urządzeń jednocześnie.

Najczęściej jest to pętla połączona 2-przewodowo: 

Schemat pętli prądowej

Pętla prądowa jest bardziej odporna na zakłócenia indukcyjne, minimalny zakres 4 mA pozwala na diagnozowanie uszkodzeń pętli (sygnał 0 mA oznacza uszkodzenie pętli) oraz umożliwia jednoczesne zasilanie przetworników. 

Zasilanie urządzeń z pętli prądowej.

Retransmisja sygnału mierzonego

Retransmisja sygnału mierzonego polega na wykorzystaniu sygnału analogowego do retransmitowania wartości mierzonej. 

Wykorzystanie retransmisji temperatury przez wyjście 4..20mA

Retransmisja wykorzystywana jest wtedy, gdy chcemy pomiar z jednego czujnika przekazać do kilku urządzeń, często w przypadku regulacji i konieczności późniejszej rejestracji temperatury. Można używać jej także do zadawania temperatury do wielu urządzeń regulacyjnych równocześnie.

Separacja galwaniczna w obwodach pomiarowych
Przez separację galwaniczną (bariera galwaniczna, izolacja galwaniczna) rozumiemy układ elektroniczny z odpowiednio przetworzonym sygnałem przenoszonym drogą fotooptyczną oraz zasilaniem przenoszonym drogą indukcji elektromagnetycznej poprzez materiał stanowiący izolację dla bezpośredniego przepływu prądu.

Stosuje się ją, gdy chcemy, np. w przypadku awarii, wyeliminować możliwość przepływu prądu (np. bezpośrednio ze źródła zasilania) przez źródło sygnału. Typowym przykładem może być aparatura wykorzystywana do elektrokardiografii lub transformator.

Separacja poza zabezpieczeniem odseparowanego obwodu w przypadku różnego rodzaju przepięć pozwala na pełne odseparowanie masy obwodów elektrycznych. 

Przepływ prądu poprzez wspólną masę

Brak takiej separacji skutkować może dodatkowym przepływem prądu przez masę układu. Powoduje to przekłamania w mierzonym sygnale, w szczególnych przypadkach pomiary mogą być zupełnie błędne.

Separacja galwaniczna polega na oddzieleniu galwanicznym 2 obwodów, w związku z tym należy zwracać uwagę, jakich obwodów dotyczy separacja. W najlepszym rozwiązaniu separacja powinna dotyczyć wszystkich obwodów urządzenia. 

Przykład urządzenia z pełną separacją galwaniczną

Separacja dotyczy zarówno sygnałów analogowych, jak również cyfrowych. W przypadku urządzeń automatyki są to różnego rodzaju interfejsy komunikacyjne, np. RS485, RS232.

Czytaj więcej na temat pomiarów parametrów procesowych: temperatury, prądów i napięcia:

Wskaźniki i rejestratory: klasyfikacja błędów pomiarowych, klasa dokładności przyrządu pomiarowego.

Pomiar temperatury - czujniki rezystancyjne. Kompensacja temperatury.

Czujniki termoelektryczne i kompensacja temperatury zimnych końców. Termopary płaszczowe.

Pomiar prądów stałych i przemiennych. Pomiar prądu silnika jednofazowego.

Wskaźniki analogowe i cyfrowe. Historia i perspektywy rozwoju.

Rejestratory przebiegu procesów przemysłowych

Historia i perspektywy rozwoju rejestratorów