Токовая петля 4-20 mA: закон Ома и voltage budget
Цель: Изучить тему «Токовая петля 4-20 mA: закон Ома и voltage budget» и закрепить её практическими заданиями и самопроверкой.
2 акад. часа чтение и разбор теории, решение задач, работа со схемой или виртуальным стендом и проверка понимания.
Основной материал
Принцип токовой петли 4-20 mA
Ток в loop задается transmitter, но для поддержания 20 mA ему нужно достаточное напряжение питания. Суммарное сопротивление включает AI resistor, cable, barriers, isolators и другие элементы. По закону Ома падение V = I*R.
Compliance voltage
Если transmitter требует минимум 12 V на своих клеммах, а supply 24 V, на всех остальных элементах остается до 12 V при worst-case current. При 20 mA это эквивалентно 600 ohm. Если resistance больше, transmitter не сможет достичь 20 mA - output saturates.
HART load
Для HART communication также требуется определенный диапазон loop resistance. Поэтому voltage budget рассчитывают с учетом communication requirements.
Практическая работа
Supply 24 V, transmitter minimum 12 V, cable 100 ohm, AI resistor 250 ohm. Рассчитайте падение на cable+AI при 20 mA и запас напряжения на transmitter. Определите, можно ли добавить еще 200 ohm barrier без проверки.
Самопроверка
• Что такое loop resistance?
• Зачем transmitter compliance voltage?
• Как рассчитать voltage drop?
• Что произойдет при недостатке supply voltage?
• Почему HART влияет на loop design?
Что нужно запомнить
- Принцип токовой петли 4-20 mA Ток в loop задается transmitter, но для поддержания 20 mA ему нужно достаточное напряжение питания.
- Суммарное сопротивление включает AI resistor, cable, barriers, isolators и другие элементы.
- Если transmitter требует минимум 12 V на своих клеммах, а supply 24 V, на всех остальных элементах остается до 12 V при worst-case current.
- Если resistance больше, transmitter не сможет достичь 20 mA - output saturates.
- Для HART communication также требуется определенный диапазон loop resistance.