Sözlük · Sistem
4–20 mA nedir?
4–20 mA, sensör ölçümünü 4 mA ile 20 mA arasındaki bir akım olarak taşıyan analog sinyal standardıdır; 4 mA ölçüm aralığının alt ucunu, 20 mA üst ucunu temsil eder.
VOLSOFT mühendislik ekibi ·
4–20 mA, sahadaki bir sensörün ölçtüğü değeri bir akım döngüsü üzerinden PLC’ye veya kontrol sistemine taşıyan analog sinyal standardıdır. Ölçüm aralığının alt ucu 4 mA, üst ucu 20 mA’ya karşılık gelir ve aradaki ilişki doğrusaldır. Basınç, seviye, sıcaklık ve debi transmitterlerinde en yaygın sinyal tipidir.
Nasıl ölçeklenir?
Akımdan mühendislik birimine geçiş doğrusal bir eşlemedir:
Değer = Alt sınır + (I − 4) / 16 × (Üst sınır − Alt sınır)
Örneğin 0–10 bar aralıklı bir basınç transmitteri 12 mA veriyorsa: 0 + (12 − 4) / 16 × 10 = 5 bar.
PLC’de analog kart akımı önce bir ham sayıya çevirir. Siemens S7-1200/1500 analog girişlerinde nominal aralık 0–27648’dir; 4 mA 0’a, 20 mA 27648’e karşılık gelir. 27649–32511 aşma (overshoot, 4–20 mA’da yaklaşık 22,81 mA’ya kadar), 32512 ve üstü taşma (overflow) bölgesidir. Negatif tarafta −1 ile −4864 arası alt aşma (yaklaşık 1,185 mA’ya kadar), daha aşağısı alt taşmadır. Bu bölgeler ölçüm değil, durum bilgisidir.
Transmitterler iki telli, üç telli veya dört telli olabilir. İki telli tipte cihaz enerjisini döngünün kendisinden alır; bu yüzden besleme gerilimi, kablo direnci ve analog kartın giriş direnci toplamı döngü bütçesini aşmamalıdır. Aktif ve pasif giriş tipleri de karıştırılmamalıdır: döngüyü kimin beslediği net olmalıdır.
Live zero ve kablo kopukluğu
4–20 mA’nın asıl gücü canlı sıfırdır (live zero). Ölçüm sıfırken bile hatta 4 mA akar. Kablo koptuğunda veya transmitter enerjisiz kaldığında akım 0 mA’ya düşer ve bu durum gerçek bir sıfır ölçümden ayırt edilebilir. NAMUR NE 43 tavsiyesi bunu standartlaştırır:
| Akım | Anlamı |
|---|---|
| ≤ 3,6 mA | Arıza (kablo kopukluğu, sensör hatası) |
| 3,6 – 3,8 mA | Ölçüm aralığının altında |
| 3,8 – 20,5 mA | Geçerli ölçüm |
| 20,5 – 21 mA | Ölçüm aralığının üstünde |
| ≥ 21 mA | Arıza |
Açık bir girişin PLC’de alt taşma olarak görünüp görünmeyeceği modüle ve diyagnostik ayarına bağlıdır; bu, devreye almada mutlaka test edilmelidir.
4–20 mA ve 0–10 V farkı
| 4–20 mA | 0–10 V | |
|---|---|---|
| Sinyal | Akım | Gerilim |
| Kablo direnci etkisi | Döngü bütçesi içinde etkilemez | Uzun hatta gerilim düşümü ölçümü bozar |
| Gürültü dayanımı | Yüksek | Daha düşük |
| Kablo kopukluğu | 0 mA ile ayırt edilir | 0 V gerçek sıfırdan ayırt edilemez |
| Tipik kullanım | Saha transmitterleri, uzun hatlar | Pano içi, kısa mesafe, sürücü referansı |
Akım döngüde her noktada aynı olduğu için kablo direnci, besleme ve yük direnci döngü bütçesini aşmadıkça ölçümü değiştirmez.
Veri dijital olarak toplanırken nelere dikkat edilmeli?
- Ölçek bilgisi: Transmitterin ayarlı aralığı (ör. 0–10 bar) etiketle birlikte saklanmalıdır; sahada aralık değişirse veri fark edilmeden yanlış hale gelir.
- Arıza durumunu ayırmak: Aralık dışı akım ölçüm gibi kaydedilmemeli, kalite bilgisiyle işaretlenmelidir.
- Ham değer: Ham sayı da tutulursa ölçekleme hatası geriye dönük düzeltilebilir.
- Filtreleme: PLC’deki yazılım filtresi ve örnekleme periyodu, hızlı değişen sinyallerde gerçek tepeleri gizleyebilir.
VOLSOFT, analog ölçümleri kalite bilgisiyle birlikte Proxus üzerinde toplar.
