4～20mAの信号はどこまで伝送できますか?

4～20mAの信号はどこまで伝送できますか?

この質問に答えるのはそれほど簡単ではありませんが、影響を与える他のすべての要因が無視された場合、次のように推定できます。

通常の状態では、約200〜500m進むことができます。4-20mAについての基本的な情報を知ってみましょう。

1. 4-20mA信号とは何ですか?

4 ～ 20mA 信号は、多くの業界で使用される標準プロトコルです。これは、2 線電流ループでアナログ信号データを送信する方法であり、デバイス間の通信に信頼性の高い方法を提供します。4 ～ 20mA の値は通常、測定範囲の 0 ～ 100% を表します。

2. 4-20mA信号の利点

なぜ業界では 4 ～ 20mA 信号の使用が好まれるのでしょうか?1 つは、電圧信号に比べてノイズの影響を受けにくいことです。これにより、信号の完全性を損なうことなく長距離の伝送が可能になります。さらに、4mA の「ライブゼロ」により障害検出が可能になります。

3. 4 ～ 20mA の信号はどのように送信されますか?

4～20mAの信号は、1本の線が電源電圧で、もう1本の線がソースへのリターンパスである2線式電流ループを介して送信されます。ループ内の変化する電流は信号データを表します。

4. ただし、考慮すべき要素がいくつかあります。

干渉元素：

①励起電圧；

②送信機で許容される最小動作電圧；

③ボードデバイスが電流を収集するために使用する電圧取得抵抗器のサイズ；

④配線抵抗のサイズ。

4～20mAの電流信号の理論上の伝送距離を簡単に計算できます。

これら 4 つの関連する量を通じて。このうちUoは送信機の電源電圧、

また、全負荷 (電流 I=20mA) で Uo ≥ Umin であることを確認する必要があります。つまり、Use-I.(RL+2r)≥Umin。

通常、温度、圧力、温度などのさまざまな非電気物理量を測定する必要があります。

工業用の速度、角度など。それらはすべてアナログに変換する必要があります電気

信号は数百メートル離れた制御装置または表示装置に転送されます。このデバイスは変換します

物理量をトランスミッターと呼ばれる電気信号に変換します。アナログ量を送信する

4 ～ 20 mA の電流は工業用に最も一般的な方法です。現在の信号を採用する理由の 1 つは

それは、電流源の無限の内部抵抗に簡単に干渉できないことです。

ループ内で直列に接続されたワイヤの抵抗は精度に影響を与えず、数百の伝送が可能です。

通常のツイストペアでは数メートル。

4-20mA最小電流は 4mA、最大電流は 20mA と呼ばれます。防爆要件に基づいて、

制限は 20mA です。火花エネルギーが多すぎると、可燃性爆発性ガスに点火する可能性があるため、20mA の電流が最適です。

断線を検出し、最小値は0mAではなく4mAになります。伝送ケーブルが故障により断線した場合、

ループ電流は 0 に低下します。通常、断線警報値として 2mA を採用します。もう 1 つの理由は、4 ～ 20mA が

2線式システム。つまり、2 本のワイヤは同時に信号線と電源線であり、回路の静的動作電流をセンサーに供給するために 4mA が使用されます。

4～20mAの信号はどこまで伝送できますか?

干渉元素：
①励起電圧に関するもの；

②送信機が許容する最低動作電圧に関連する；

③ボードデバイスが電流を収集するために使用する電圧取得抵抗のサイズに関連します。

④配線抵抗の大きさに関係します。

4～20mAの電流信号の理論上の伝送距離を簡単に計算できます。

これら 4 つの関連する量を通じて。このうちUoは送信機の電源電圧、

また、全負荷 (電流 I=20mA) で Uo≥Umin であることを確認する必要があります。すなわち、Use-I.(RL+2r)≧Umin。

この式によれば、送信機の動作電圧が低い場合、大きな配線抵抗が計算されます。

仮説：既知：Ue=24V、I=20mA、RL=250Ω、Umin=12V。 r の最大値を 175Ω として求めます。

そして、配線抵抗の計算式によると、次のようになります。

その中で：
ρ——比抵抗(青銅比抵抗=0.017、アルミニウム比抵抗=0.029)
L——ケーブルの長さ(単位：M)
S——断面の線(単位：平方ミリメートル)
注： 抵抗値は長さに比例し、断面積に反比例します。

ワイヤが長ければ長いほど、抵抗は大きくなります。ワイヤーが太ければ太いほど、抵抗は低くなります。

銅線を例にとると、ρ= 0.017 Ω・mm2/m、つまり銅線の抵抗です。

断面積1mm2、長さ1mでは0.017Ωです。次に、ワイヤーの長さは、

1mm2に相当する175Ωは、175/0.017=10294(m)となります。理論上、4～20mAの信号伝送

数万メートルに達することもあります（励起の違いなどの要因によって異なります）

電圧と送信機の最低動作電圧）。

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計測機器の信号伝送に 4 ～ 20ma が使用されるのはなぜですか?

詳細については、次のビデオをご覧ください。

結論

4 ～ 20mA 信号が業界標準であるのには理由があります。精度を損なうことなく長距離を伝送できることが重要な利点です。「どのくらいの距離」については、配線抵抗、信号ノイズ、電源、負荷抵抗などの要因に大きく依存するため、明確な答えはありませんが、適切な対策を講じれば、かなりの距離を確実にカバーできます。産業およびセンサー技術での実用化を通じて、私たちは相互接続された世界における 4 ～ 20mA 信号の価値と重要性を理解しています。

よくある質問

1. 4 ～ 20mA 信号における 4mA の「ライブ ゼロ」の重要性は何ですか?

4mA の「ライブゼロ」により、障害検出が可能になります。信号が 4mA を下回る場合、ループの切断やデバイスの故障などの障害が発生していることを示します。

2. 4 ～ 20mA 信号はノイズの影響を受けにくいのはなぜですか?

電流信号は抵抗変化や電気ノイズの影響をほとんど受けません。このため、長距離伝送や電気的にノイズの多い環境での伝送に適しています。

3. 4～20mA信号の伝送において負荷抵抗はどのような役割を果たしますか?

負荷抵抗は電源に一致する必要があります。負荷抵抗が高すぎると、電源がループ電流を駆動できなくなり、伝送距離が制限される可能性があります。

4. 4 ～ 20mA の信号をワイヤレスで送信できますか?

はい、この目的のために特別に設計された送信機と受信機を使用すると、4 ～ 20mA の信号をワイヤレスで送信できます。

5. 4-20mA信号の伝送距離を延長することは可能ですか?

はい、適切な配線を行い、ノイズを低減し、十分な電源を確保し、負荷抵抗のバランスを取ることで伝送距離を伸ばすことができます。

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