Distanza massima del segnale 4-20ma
Nessun isolamento galvanico ma protezione in ingresso. Il diodo Zener protegge gli ingressi del microcontrollore da tensioni superiori a 5,1 V e dalla polarità inversa. Nel diagramma, il diodo Zener e la resistenza RX1 sono calcolati per un microcontrollore con un livello ADC di 5 volt come nel caso di Arduino.
Quando abbiamo 4mA all’ingresso, otteniamo 1V all’uscita e la corrente più alta che può essere 20mA dà un valore di 5V massimo, anche facendo circolare una corrente di 25mA, il valore rimarrà a 5V.
La misurazione è completamente lineare, ma come la maggior parte dei sensori ad anello di corrente e la standardizzazione dice così, lavorano in un range di 4..20 mA, l’uscita è di 1..5 Volt. Il valore da 0 a 1 volt può essere usato per identificare per esempio il loop aperto e possiamo impostare un allarme nella centralina.
All’uscita dell’amplificatore ho messo un diodo zener da 5,1 volt per proteggere l’ingresso di Arduino o di qualsiasi altro microcontrollore da possibili sovratensioni, spiego. Se, per esempio, 25 mA arrivano all’ingresso dell’interfaccia, l’op-amp farà uscire attraverso il pin 1 una tensione equivalente a 6,25 volt, questo brucerebbe senza dubbio il microcontrollore alimentato a 5 volt. Per questo motivo è sempre meglio essere sicuri e questa è la funzione del diodo zener.
Segnale da 0 a 20 ma
Tipicamente, un valore di 4 milliampere di corrente rappresenta lo 0% della misurazione, e un valore di 20 milliampere rappresenta il 100% della misurazione, e qualsiasi altro valore tra 4 e 20 milliampere rappresenta una percentuale tra lo 0% e il 100%.
Per esempio, se stiamo calibrando un trasmettitore di temperatura a 4-20mA per misurare un intervallo da 50 a 250 gradi °C, potremmo tracciare i valori di corrente e temperatura come il seguente grafico:
Prima di poter utilizzare l’equazione per qualsiasi scopo, dobbiamo determinare i valori appropriati di pendenza (m) e intercetta (b) per lo strumento a cui vogliamo applicare l’equazione. In seguito, vedremo alcuni esempi di come fare questo.
Per calcolare l’intercetta (b), tutto quello che dobbiamo fare è risolvere l’equazione in un dato punto (x – y). In questo caso proviamo il punto (0,4) cioè a 0% abbiamo 4 milliampere e calcoliamo:
Segnale analogico da 4 a 20 ma
Sono sempre stato un fan di Gordon Ramsay. Non manca mai di stupirmi con le sue oscenità colorate come gli sfortunati concorrenti di Hell’s Kitchen che servono continuamente capesante crude. Ma quello che ho trovato davvero divertente è stato quando si è cimentato nella cucina asiatica. Ma la situazione si è ribaltata e ha imparato a sue spese che la buona cucina asiatica è una bestia completamente diversa dalle sue solite Wellingtons.
Bisogna tornare alle basi per capire la trasmissione ad anello della corrente 4-20 mA. Ricordate la legge di Ohm con la famosa equazione I = V / R? La tensione può cadere mentre viaggia attraverso i fili del sensore, ma la corrente che li attraversa rimane costante. Questo rende il flusso di corrente un parametro di misurazione migliore in termini di stabilità e coerenza. Per quanto riguarda il motivo per cui i parametri iniziano a 4 mA invece di 0 mA, è semplicemente perché è più facile rilevare i guasti. Qualsiasi cosa inferiore a 4 mA è un’indicazione di un sensore difettoso o di un cavo rotto.
C
Quando un circuito è collegato alla batteria, crea un percorso per la corrente che va dal terminale positivo al terminale negativo. La lampada nel seguente circuito ha una resistenza di 5 Ω. Questo resistore regola la quantità di corrente che scorre nel circuito.
La quantità di flusso di corrente può essere modificata cambiando la resistenza del loop o la tensione del loop. La maggior parte dei loop di corrente che si trovano nelle applicazioni industriali sono alimentati da una fonte fissa di 24 V, quindi la corrente del loop cambia cambiando l’opposizione al flusso di corrente del loop.
Un trasmettitore di loop misura una variabile di processo e regola la corrente del loop tra 0,004 e 0,02 A, (4 mA…20 mA), cambiando l’opposizione al flusso di corrente del loop. I trasmettitori ad anello possono misurare quasi tutte le variabili di processo, ad esempio temperatura, pressione, livello o flusso.
Nell’esempio seguente, un trasmettitore ad anello misura un sensore di temperatura. Il trasmettitore è programmato per regolare il flusso di corrente del loop tra 4…20 mA mentre la temperatura cambia da 0…100°C.
