Stromsignalsysteme

Aktuelle Quelle

Durch die Verwendung elektronischer Verstärker ist es möglich, eine Schaltung zu konstruieren, die eine konstante Strommenge statt einer konstanten Spannungsmenge ausgibt. Diese Sammlung von Komponenten wird zusammenfassend als aktuelle Quelle bezeichnet , und sein Symbol sieht so aus:

Eine Stromquelle erzeugt über ihre Leitungen so viel oder so wenig Spannung wie nötig, um einen konstanten Strom durch sie zu erzeugen. Dies ist genau das Gegenteil einer Spannungsquelle (einer idealen Batterie), die so viel oder so wenig Strom ausgibt, wie die externe Schaltung benötigt, um ihre Ausgangsspannung konstant zu halten.

Stromquellen können wie Spannungsquellen als variable Geräte gebaut werden und können so ausgelegt werden, dass sie sehr genaue Strommengen erzeugen. Wenn ein Sendegerät mit einer variablen Stromquelle anstelle einer variablen Spannungsquelle konstruiert werden sollte, könnten wir ein Instrumentensignalsystem basierend auf Strom anstelle von Spannung entwerfen:

Die interne Funktionsweise der Stromquelle des Messumformers muss an dieser Stelle keine Bedenken haben, nur die Tatsache, dass ihr Ausgang als Reaktion auf Änderungen der Schwimmerposition variiert, genau wie die Potentiometer-Konfiguration im Spannungssignalsystem die Spannungsausgabe je nach Schwimmerposition variierte .

Beachten Sie nun, dass die Anzeige ein Amperemeter und kein Voltmeter ist (die Skala ist wie immer in Zoll, Fuß oder Metern Wasser im Tank kalibriert). Da die Schaltung eine Reihenschaltung ist (unter Berücksichtigung der Kabelwiderstände), ist der Strom genau gleich durch alle Komponenten. Mit oder ohne Kabelwiderstand ist der Strom am Anzeiger genau gleich dem Strom am Messumformer und somit kein Fehler wie bei einer Spannungssignalanlage. Diese Gewissheit, dass keine Signalverschlechterung vorliegt, ist ein entscheidender Vorteil der Überspannungssignalsysteme aktueller Signalsysteme.

Die 4-20-mA-Stromschleife

Der gebräuchlichste Signalstandard im modernen Gebrauch ist 4 bis 20 Milliampere (4-20 mA) Schleife, wobei 4 Milliampere 0 Prozent der Messung repräsentieren, 20 Milliampere 100 Prozent repräsentieren, 12 Milliampere repräsentieren 50 Prozent und so weiter. Ein praktisches Merkmal des 4-20-mA-Standards ist seine einfache Signalumwandlung in 1-5-Volt-Anzeigeinstrumente. Ein einfacher 250-Ohm-Präzisionswiderstand, der in Reihe mit der Schaltung geschaltet ist, erzeugt einen Abfall von 1 Volt bei 4 Milliampere, einen Abfall von 5 Volt bei 20 Milliampere usw.:

Prozent der Messung 4-20-mA-Signal 1-5 V Signal 04,0 mA1,0 V105,6 mA1,4 V207,2 mA1,8 V258,0 mA2,0 V308,8 mA2,2 V4010,4 mA2,6 V5012,0 mA3,0 V6013,6 ​​mA3,4 V7015,2 mA3 0,8 V7516,0 mA4,0 V8016,8 mA4,2 V9018,4 mA4,6 V10020,0 mA5,0 V

Die Stromschleifenskala von 4-20 Milliampere war nicht immer die Standard für aktuelle Instrumente:Es gab zeitweise auch einen 10-50-Milliampere-Standard, der inzwischen aber veraltet ist. Ein Grund für die letztendliche Überlegenheit der 4-20-Milliampere-Schleife war die Sicherheit:Bei niedrigeren Stromkreisspannungen und niedrigeren Stromstärken als bei 10-50-mA-Systemdesigns gab es weniger Gefahr von Körperverletzungen und/oder der Erzeugung von Funken, die zu Entzünden brennbarer Atmosphären in bestimmten Industrieumgebungen.

RÜCKBLICK:

• Eine aktuelle Quelle ist ein Gerät (normalerweise aus mehreren elektronischen Komponenten aufgebaut), das eine konstante Strommenge durch eine Schaltung ausgibt, ähnlich wie eine Spannungsquelle (ideale Batterie), die eine konstante Spannung an eine Schaltung ausgibt.
• Eine Stromschleifen-Instrumentierungsschaltung basiert auf dem Reihenschaltungsprinzip, bei dem der Strom durch alle Komponenten gleich ist, um sicherzustellen, dass kein Signalfehler aufgrund von Verdrahtungswiderständen vorliegt.
• Der gebräuchlichste analoge Stromsignalstandard im modernen Gebrauch ist die "4 bis 20-Milliampere-Stromschleife".