حلقه جریان 20-4 میلی آمپر چیست؟
حلقه ی جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر در خیلی از صنایع کاربرد دارد. متد حلقه جریان، یک متد ایده‌آل برای ارسال اطلاعات می‌باشد، چرا که در این حالت جریان بدون هیچ تغییری از فرستنده به گیرنده ارسال می‌شود. به علاوه طراحی این متد فوق‌العاده ساده است و هزینه بسیار کمی دربردارد. اما افت ولتاژ و تعدد متغیرهایی که باید مورد پایش قرار بگیرند تا حدی باعث پیچیدگی این متد شده به هر حال اگر شما اصول را به درستی فرابگیرید می‌توانید تصمیمات درست تری را اتخاذ کنید و کنترل بیشتری روی فرایند در حال انجام داشته باشید.
یک حلقه جریان 20-4 میلی آمپر چگونه کار میکند ؟
یک مدار ساده DC
مدار DC بالا را در نظر بگیرید. در این مدار یک منبع تغذیه و ۳ مقاومت وجود دارد برای به وجود آمدن جریان حلقه ، نیاز به اختلاف پتانسیل داریم که این اختلاف پتانسیل توسط منبع تغذیه تأمین می‌شود. در اینجا ، اختلاف پتانسیل منبع تغذیه Vtot (Total Voltage) نامیده شده که باعث می‌شود جریان الکتریکی در مدار به وجود بیاید. جریان با عبور از هر مقاومت افت ولتاژی را در دو سر آن به وجود خواهد آورد که این افت ولتاژ توسط قانون اهم قابل محاسبه می‌باشد. به عنوان مثال افت ولتاژ دو سر مقاومت R1 به صورت زیر قابل محاسبه می‌باشد :
مقایسه آب لوله کشی و جریان الکتریکی
به همین صورت اختلاف پتانسیل نیز مانند فشار آب داخل لوله کشی عمل میکند و باعث به وجود آمدن جریان الکتریکی در مدار می‌شود در‌واقع جریان آب همانند جریان الکترون هاست و میزان فشار آب در سیستم لوله کشی وابسته و محدود به اتصالات و قطر لوله کشی می‌باشد در یک مدار الکتریکی نیز مقاومت‌ها جریان را محدود می‌کنند البته جریان آب در طول لوله یا جریان الکتریکی در طول یک سیم در یک سیستم بسته ثابت باقی خواهد ماند و به همین دلیل است که برای انتقال اطلاعات یک فرایند از سیستم حلقه جریان استفاده می‌شود .
اجزای یک مدار حلقه جریان ۴ تا ۲۰ میلی آمپر
اکنون که درک درستی از نحوه و علت استفاده از جریان دارید، به این سوال می‌رسیم که حلقه دقیقاً برای چه چیزی است؟
اجزای یک حلقه جریان 4 تا 20 میلی آمپر عبارتند از:
(۱) سنسور :
در ابتدا نیاز به سنسوری خواهیم داشت که متغیرهای یک فرایند را اندازه‌گیری کند سنسورها معمولاً دما، میزان رطوبت ، فشار و دبی را اندازه‌گیری می‌کنند. تکنولوژی سنسورهای مختلف با یکدیگر تفاوت چشمگیری دارند و شما باید بسته به متغیرهای مورد نیاز خود سنسورهای مناسب را برای اندازه‌گیری آن‌ها انتخاب کنید که توضیح در این باره در این مقاله نمی‌گنجد .
(۲) فرستنده :
صرف نظر از ماهیت اطلاعاتی که از سنسور دریافت می‌شود نیاز به دستگاهی خواهیم داشت که اطلاعات اندازه‌گیری را تبدیل به یک سیگنال جریان کند که شدت آن بین ۴ تا ۲۰ میلی آمپر باشد برای نیل به این منظور از فرستنده استفاده می‌کنیم به عنوان مثال اگر قرار باشد یک سنسور ارتفاع آب یک مخزن ۱۵ متری را اندازه‌گیری کند در ابتدا باید خالی بودن مخزن به منزله مقدار صفر فرستنده در نظر گرفته شود و این مقدار صفر به صورت یک سیگنال ۴ میلی آمپری ارسال شود در حالت معکوس ، مخزن کاملاً پر شده و مقدار بیشینه برای فرستنده تعریف می‌شود و فرستنده این مقدار بیشینه را به شکل جریانی ۲۰ میلی آمپری درمی آورد و ارسال میکند در حالتی که مخزن نیمه پر باشد مقدار میانگین ۱۲ میلی آمپر توسط فرستنده ارسال خواهد شد .
(۳) منبع تغذیه :
برای ساختن سیگنال نیاز به یک منبع تغذیه خواهیم داشت فراموش نکنید که جریان تولیدی توسط منبع تغذیه باید DC باشد ( به عبارتی دیگر تنها از یک جهت عبور کند )
گاهی از ولتاژ های مشخصی (۹، ۱۲، ۲۴ و …) برای ساخت حلقه جریان ۴ـ۲۰ میلی آمپر استفاده می‌شود که بستگی به شیوه پیکربندی اولیه خواهد داشت به هر حال شما در پیکربندی سیستم تان باید این نکته را در نظر داشته باشید که ولتاژ منبع تغذیه باید حداقل ۱۰ درصد بیشتر از میزان کل افت ولتاژ در مدار باشد ( میزان افت ولتاژ در فرستنده ، گیرنده و حتی سیم را در نظر بگیرید ) فراموش نکنید که استفاده از منبع تغذیه نامناسب باعث آسیب رسیدن یا ناکارامدی تجهیزات خواهد شد .
(۴) حلقه :
علاوه بر یک منبع تغذیه DC مناسب ، به یک حلقه نیز نیاز خواهد بود در اینجا منظور ما از حلقه ، سیم واقعی می‌باشد که سنسورها را به فرستنده و دیگر اجزای مدار متصل میکند میزان جریان در حلقه بر اساس اندازه‌گیری سنسور توسط فرستنده تنظیم می‌شود معمولاً نقش سیم در مدار نادیده گرفته می‌شود اما نادیده گرفتن سیم ممکن است منجر به بروز خطاهای محاسباتی زیادی شود چرا که خود سیم دارای مقاومت می‌باشد و می‌تواند در سیستم افت ولتاژ به وجود بیاورد البته این افت ولتاژ در مسافت های کم فوق‌العاده ناچیز است اما اگر مسافت به بالای ۳۰۰ متر برسد افت ولتاژ سیم به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت و در این حالت قطر سیم اهمیت ویژه ای پیدا خواهد کرد .
(۵) گیرنده :
در بخشی از مدار یک دستگاه قرار دارد که می‌تواند جریان را به عنوان سیگنال ورودی دریافت و آن را تفسیر کند سیگنال جریان باید به مقادیری قابل فهم برای پردازنده ها تبدیل شود در برخی مواقع گیرنده باید اطلاعات دریافتی را روی یک صفحه نمایش نشان دهد یا به صورت اتوماتیک با دریافت اطلاعات وظیفه مخصوصی را به انجام برساند نمایشگرهای دیجیتال ، کنترلر ها ، راه اندازه ها و شیر ها از دستگاه‌های مرسومی هستند که در سیستم جریان حلقه به عنوان گیرنده به کار برده می‌شوند .
در یک حلقه جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر، سنسور وظیفه اندازه‌گیری متغیرها را خواهد داشت، فرستنده متغیرها را تبدیل به سیگنال جریان مناسب خواهد کرد و سیگنال با عبور از یک سیم به یک گیرنده می‌رسد که این گیرنده یا وظیفه نمایش اطلاعات را برعهده دارد و یا به صورت اتوماتیک با دریافت سیگنال وظیفه خاصی را به انجام خواهد رساند .
