El 4-20 matransmisor de presiónes uno de los dispositivos de medición de presión más utilizados en la automatización industrial . Su principio de trabajo combina detección física, conversión de señal y tecnologías de transmisión de corriente . a continuación se muestra un desglose detallado de su flujo de trabajo central:
1. Etapa de detección de presión
Elemento de detección:
Utiliza un diafragma de metal (E . G ., 316L de acero inoxidable) o un sensor piezoresistivo de silicio . Cuando se aplica presión, el diafragma sube
Efecto piezoresistivo (para sensores de semiconductores):
El puente de piedra de trigo en el diafragma de silicio cambia la resistencia con la presión, generando una señal de voltaje de nivel milivoltt proporcional a la presión (E . G ., 0-100mv) .
2. Conversión de señal y amplificación
Procesamiento de señal del sensor:
La señal eléctrica sin procesar se amplifica mediante un amplificador de alta precisión (E . G ., un amplificador de instrumentación como Ina) para eliminar el ruido y mejorar la relación señal / ruido .}
Conversión analógica a digital (ADC):
Algunos transmisores inteligentes primero convierten la señal analógica en una señal digital (E . g ., a través de un 24-} bit ADC) para la linealización por un microprocesador .
3. Control de salida actual
Conversión de voltaje a corriente (circuito V/I):
El componente central es un IC de bucle de corriente dedicado, convirtiendo la señal procesada en una corriente 4-20 mA:
4mAcorresponde a la presión cero (E {{0}} g ., 0 kpa) .
20 mAcorresponde a la presión a gran escala (E . g ., 100 kPa) .
Principio de dos hilos:
Fuente de alimentación (típicamente 24V DC) y la señal comparten los mismos dos cables . El 4MA "Punto cero en vivo" proporciona transmisión de potencia y señal .
Característica de corriente constante: el valor actual no se ve afectado por la resistencia de la línea (para resistencia de carga menor o igual a 250Ω) .
4. Compensación de temperatura y linealización
Corrección de deriva de temperatura:
Un sensor de temperatura incorporado (E . G ., PT100) monitorea la temperatura ambiente en tiempo real, compensando la deriva térmica a través de algoritmos .
Corrección de no linealidad:
El microprocesador aplica el ajuste polinomial a los datos del sensor sin procesar para garantizar la linealidad a gran escala (E . G ., ± 0 . 1% fs).
5. Diseño anti-interferencia
Compatibilidad electromagnética (EMC):
Utiliza cables blindados y circuitos de filtro (e . g ., π-filtros) para suprimir la interferencia electromagnética en entornos industriales .
Tecnología de aislamiento:
El aislamiento óptico o magnético previene la interferencia de bucle de tierra (común en entornos de alto ruido) .
Análisis de características clave
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Característica |
Descripción |
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Live Zero Point (4MA) |
Distinga el dispositivo Power-Off (0 mA) de la rotura de la señal (<3.8mA triggers an alarm). |
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Que ahorran costos de dos cables |
Elimina el cableado de potencia separado, simplificando la instalación (especialmente para la transmisión remota, hasta 1 km o más) . |
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Seguridad intrínseca |
4MA La corriente de inicio evita las chispas, lo que lo hace adecuado para áreas peligrosas (requiere una barrera de seguridad) . |
Aplicaciones típicas
1. Control de proceso:
Monitoreo de presión de la tubería de aceite (4MA=sin presión, 20MA=10 MPA) .
2. Medición de nivel de líquido:
Calcula la altura del líquido a través de la presión hidrostática, con la corriente proporcional al nivel .
3. Protección de equipos:
Apagado de desencadenantes cuando la presión de salida del compresor excede los límites (mayores o igual a 20 mA) .
