Lähetin 4–20 mA

Lähetin mittaa jatkuvasti esimerkiksi säiliön pintaa, painetta tai lämpötilaa ja muuttaa mittausarvon virraksi. Mittausalueen alku on 4 mA ja loppu 20 mA. Kytkinanturi kertoo vain, onko raja ylittynyt. Lähetin kertoo arvon koko ajan, joten rajat voi asettaa ohjelmassa.

Kaksijohdinkytkentä

Kaksijohdinlähettimessä on kaksi liitintä, + ja −. Se saa käyttöjännitteensä samasta virtasilmukasta, jossa se viestii:

1. +24 V lähettimen liittimeen +.
2. Lähettimen liittimestä − logiikan analogiatuloon.
3. Analogiatulosta 0 V:iin.

Lähetin säätää silmukan virtaa, ja analogiatulo mittaa sen. Virta on sama silmukan joka kohdassa, joten johtimien jännitehäviö ei muuta viestiä, kunhan syöttöjännite riittää. Siksi virtaviesti sopii pitkille kaapeleille.

Elävä nolla

Mittausalue alkaa 4 mA:sta eikä nollasta. Kaksijohdinlähetin ottaa oman käyttövirtansa silmukasta, joten silmukan virta ei voi laskea sitä pienemmäksi. Lisäksi 0 mA ei ole koskaan oikea mittausarvo, vaan se tarkoittaa vikaa, esimerkiksi katkennutta johdinta. Tätä kutsutaan eläväksi nollaksi.

Skaalaus

Lähettimen mittausalueen alku vastaa 4 mA:a ja loppu 20 mA:a, ja välissä virta muuttuu suoraan mittausarvon mukana:

I = 4 mA + 16 mA × (arvo − alku) / (loppu − alku)

Esimerkiksi 0–4 m:n pintalähettimellä 1 m on 4 + 16 × 1 / 4 = 8 mA ja 3 m on 16 mA. Toisin päin laskettuna 12 mA on alueen puoliväli eli 2 m.

Vikarajat NAMUR NE 43

Suosituksen NAMUR NE 43 mukaan mittausarvo välitetään alueella 3,8–20,5 mA. Virta, joka on enintään 3,6 mA tai vähintään 21 mA, tarkoittaa vikaa. Lähetin ilmoittaa oman vikansa ajamalla virran jommallekummalle vika-alueelle, esimerkiksi 3,0 mA:iin tai 22 mA:iin. Katkennut johdin näkyy virtana 0 mA.

Ohjelmassa vika tarkistetaan ennen kuin arvoa käytetään. Muuten katkos näyttää tyhjältä säiliöltä tai matalalta paineelta, ja pumppu voi jäädä käymään.

Analogiatulo

Logiikan analogiatulot ovat AI1, AI2 ja niin edelleen. Logiikka muuttaa virran luvuksi, LOGO!:ssa välille 0–1000, ja ohjelmassa luku skaalataan kertoimella ja siirrolla mittausarvoksi. LOGO!:n perusyksikön analogiatulot mittaavat vain jännitettä 0–10 V, joten 4–20 mA:n lähetin kytketään analogialaajennukseen, jonka virtatulon vastus on alle 250 Ω. Analogiaviestille käytetään kierrettyä ja suojattua kaapelia.

Johdotassa analogiatulo näyttää virran suoraan milliampeereina eikä lukuna 0–1000, ja raja-arvot lasketaan milliampeereina yllä olevalla kaavalla.