لماذا تستخدم أجهزة إرسال الضغط تيارًا يتراوح بين 4 و20 مللي أمبير لنقل الإشارات التناظرية؟

بصفتها شركة متخصصة في البحث وإنتاج أجهزة الاستشعار وتقنيات التحكم الآلي،آلي تحافظ شركة Instruments دائمًا على ريادتها في هذا المجال، حيث تركز على توفير حلول مبتكرة لأتمتة العمليات الصناعية، والمدن الذكية، وإدارة المياه الذكية، وغيرها من المجالات. سنتناول اليوم تقنية أساسية تُستخدم على نطاق واسع في أنظمة أتمتة العمليات الصناعية، وهي تقنية نقل إشارة التيار 4-20 مللي أمبير.

إذن، لماذا نختار عادةً استخدام تيار 4-20 مللي أمبير لنقل الإشارات التناظرية في الأتمتة الصناعية؟ الإجابة في الواقع بسيطة للغاية، ولكنها عميقة.

أنواع أجهزة إرسال الضغط المستخدمة هي عموماً كما يلي:

   دالتفاضليPموردتيأجهزة الإرسال،أمطلقPموردتيأجهزة الإرسال،Fطويل-متم عدلمستوىتيأجهزة الإرسال،Rأدارلمستوىممتر،فيالموجات فوق الصوتيةFقليلممتر،فيأورتكFقليلممتر،تيأورباينFقليلممتر،وكهرومغناطيسيFقليلممترات، وغيرها.

إشارة التيار التناظرية 4-20 مللي أمبير شائعة الاستخدام ومعيارية. وتعني أن الحد الأدنى للتيار هو 4 مللي أمبير والحد الأقصى هو 20 مللي أمبير. عند إرسال الإشارات، ونظرًا لوجود مقاومة في أسلاك الإرسال، فإن استخدام إشارة جهد سيؤدي إلى انخفاض الجهد على طول السلك، مما يتسبب في حدوث أخطاء عند طرف الاستقبال. لذلك، تُستخدم إشارات التيار عمومًا كمعيار لنقل إشارات المستشعرات.

نظراً لقدرة إشارات التيار العالية على مقاومة التداخل، ومقاومتها للعوامل الخارجية، وقدرتها على الإرسال لمسافات طويلة، فإنها تُستخدم على نطاق واسع في أجهزة الاستشعار الصناعية. ولتلبية متطلبات التحكم الصناعي المختلفة، تتوفر مستشعرات التيار 4-20 مللي أمبير عادةً بإصدارات رباعية الأسلاك، وثلاثية الأسلاك، وثنائية الأسلاك.

مزايا إشارات التيار (إشارة 4-20 مللي أمبير):

1. مناسب للإرسال لمسافات طويلة: لا تتأثر إشارات التيار بمقاومة سلك الإرسال، بينما تتأثر إشارات الجهد بانخفاض الجهد الناتج عن مقاومة السلك، مما يؤدي إلى قياسات غير دقيقة. عادةً ما تُضبط أقصى مسافة لنقل إشارة 4-20 مللي أمبير في حدود 100 متر؛ أما في حال تجاوز هذه المسافة، فيُنصح باستخدام الإشارات الرقمية (مثل اتصال RS485).

2. فعّال من حيث التكلفة: تستخدم إشارات التيار عادةً أنظمة ثنائية الأسلاك، بينما تستخدم إشارات الجهد أنظمة ثلاثية الأسلاك. يُعدّ النظام ثنائي الأسلاك أكثر فعالية من حيث التكلفة لأنه يوفر المواد ويقلل التكاليف الإجمالية.

3. قدرة أقوى على مقاومة التداخل: في البيئات ذات الظروف الميدانية المعقدة، توفر إشارات التيار أداءً أفضل في مقاومة التداخل مقارنةً بإشارات الجهد. في الحالات التي يمثل فيها التداخل مشكلة، يُنصح باستخدام إشارات 4-20 مللي أمبير.

4. قدرة خرج خارج النطاق: يمكن لإشارات التيار أن تتجاوز النطاق قليلاً دون فقدان الدقة. على سبيل المثال، إذا كان النطاق 1 ميجا باسكال، فإن جهاز إرسال ضغط بخرج 4-20 مللي أمبير يمكنه تجاوز النطاق وإخراج 24 مللي أمبير. من ناحية أخرى، لا يمكن لإشارة الجهد، مثل جهاز إرسال ضغط 0-10 فولت، إخراج إشارات أعلى من جهد التغذية (على سبيل المثال، إذا كان جهد التغذية 9 فولت، فلا يمكنه إخراج 9 فولت أو أكثر).

5. غير حساسة لاختلافات مادة السلك: عندما تختلف مادة السلك (مثل النحاس أو النيكل)، يمكن أن تتولد مجالات مغناطيسية. في التطبيقات عالية الدقة، قد تتعرض إشارات الجهد لأخطاء، لكن إشارات التيار لا تتأثر بهذه الاختلافات.