Стандарты на аналоговые сигналы

Для аналоговых сигналов наиболее распространены стандартные диапазоны постоянного напряжения -10..+10В и 0..+10В и постоянного тока 0..20мА и 4..20мА. Теоретически нет ограничений на эти сигналы.

В цифровых системах аналоговый сигнал преобразуется в дигитальный. После вычисления управляющего воздействия в микропроцессоре PLC дигитальная величина преобразуется обратно в аналоговую.

Входные сигналы от датчиков очень различны – от нескольких мВ (термопары) до сотен В (тахометры). Есть величины постоянного тока, переменного, и даже сопротивление.

Сигнал от сенсора преобразуется преобразователем в стандартный и подаётся на вход аналогового модуля.

Аналоговые сигналы - низкого уровня и поэтому подвержены электрической интерференции или шуму. Сигнал, представленный электрическим током, меньше подвержен шумам, поэтому обычно используется токовая цепь. Ток может быть преобразован в напряжение на балластном резисторе 250 Ом.

Общий стандарт – аналоговый сигнал представлен как ток в пределах 4 – 20 мА, где 4 – низкий уровень сигнала и 20мА – высокий уровень сигнала.

Пример

Датчик давления даёт сигнал 4 – 20 мА, представляющий диапазон 0 – 10 бар. Рассчитать, какой ток соответствует измеряемому давлению 8 бар. Какое напряжение на балластном резисторе 250 Ом соответствует этому измеряемому давлению? По формуле

находим ток и затем напряжение по закону Ома.

Смещение 4мА (offset) в качестве «0» имеет следующие цели:

а) Защита от повреждения датчика или кабеля. Если датчик не работает или кабель поврежден, или к.з., то тока через балластный резистор нет и напряжение на нём «0». Это может быть определено и использовано, напрмер, для выдачи тревоги «отказ датчика».

в) Смещение 4мА ещё просто инсталлировать. Предполагается, что датчик имеет локальный источник питания и питается токовым сигналом. Но проще и чаще применяется 2-х проводное соединение. Здесь источник питания (24 – 30В) вмонтирован локально в принимающий прибор. И линия сигнала служит и для для питания датчика, и для передачи тока. Датчик получает ток 4 – 20 мА от источника согласно измеряемому сигналу. Ток преобразуется в напряжение на резисторе. 4мА – это ток, необходимый датчику для сохранения работы. Датчик с 0 –20 мА не может работать так.