Проектировщики обычно используют регуляторы низкого напряжения для питания промышленных датчиков и систем Интернета вещей, разработанных с циклами тока 4-20 мА.для применений, которые сосредоточены на энергопотреблении и ограниченном пространствеВ данный момент конструкторы должны рассмотреть возможность перехода на регуляторы напряжения (также известные как бук-конвертеры),особенно для применений, требующих высокой энергоэффективности, производительность рассеивания тепла и длительный срок службы батареи.
Круглый ток 4-20 мА является надежным и надежным методом передачи результатов измерений от датчиков к программируемому логическому контроллеру (PLC),и передача выхода управления ПЛК на оборудование модуляции процессаЭта система обеспечивает точную и шумоустойчивую передачу сигнала на большие расстояния с использованием кабелей с закрученными парами, что делает ее идеальным выбором для различных промышленных условий.Независимо от длины провода, ток остается постоянным, что делает его стандартной конфигурацией для заводов, лабораторий и приложений дистанционного мониторинга.
Оценка компромисса между LDO и переключением регуляторов в текущих петлях может помочь достичь более умных и устойчивых конструкций.
LDO по-прежнему имеет место в некоторых особых ситуациях, где он может обеспечить преимущества, такие как сверхнизкий уровень шума, упрощенный список материалов или минимальный разрыв регулирования напряжения.Они имеют более низкую эффективность, потому что они рассеивают разницу между входным и выходным напряжением в виде тепла.Эта потеря энергии может привести к увеличению тепловой нагрузки в приложениях и значительно сократить срок службы батареи в портативных или удаленных приложениях.
Когда эффективность, производительность теплоотведения или время работы батареи имеют решающее значение, синхронное снижение напряжения может быть лучшим выбором.современная технология синхронного снижения напряжения может обеспечить эффективность от 85% до 95%LDO будет рассеивать избыточное напряжение в виде тепла.в то время как регуляторы напряжения могут эффективно преобразовать дополнительное напряжение в полезный ток, тем самым достигая более энергоемких функций без перегрева или траты энергии.
Эти особенности делают регуляторы напряжения предпочтительным решением для любой петли 4-20 мА (таких как датчики, работающие на аккумуляторах), с входными границами, превышающими несколько вольт, требующими тепловой эффективности,или требуют длительной работы при ограниченной мощности.
Если проектируемое напряжение питания примерно на 6 В выше напряжения, требуемого передатчиком текущей цепи,и есть место на плате схемы для размещения небольших индукторов и выходных конденсаторов, то эффективный синхронный бук регулятор, как правило, лучший выбор.и обеспечить достаточный ток для питания других функций в петле 4-20 мАПоэтому он является идеальным выбором для современных передатчиков, которые требуют как надежности, так и энергоэффективности в промышленной среде.
Преимущество рассеивания тепла регуляторов напряжения значительно снижает требования к теплоотводам в высокоточных и высокотемпературных промышленных модулях.Даже схема 5 мкА имеет более высокую эффективность, чем LDO, поскольку последняя преобразует значительную часть напряжения батареи в тепло.
Перекресток привода
4-20 мА - это один из наиболее распространенных способов передачи информации между датчиками на месте и системами управления, которые используют их данные.и даже инструкции по перемещению клапановОн прост, надежный и эффективен для использования на больших расстояниях.
Круглая петля (рисунок 1) может передавать сигналы измерений от приборов, таких как датчики температуры или давления.или управляющих сигналов к устройствам, которые перемещают или регулируют механизмы, такие как позиционеры клапанов.
Схематическая схема цикла тока 4-20 мА
Рисунок 1: Схематическая схема цикла тока 4-20 мА иллюстрирует, как использовать ток вместо напряжения для передачи аналоговых сигналов в промышленной автоматизации, сенсорных системах,приложения для контроля процессов(Изображение: Analog Devices, Inc.)
Текущая петля состоит из четырех основных компонентов:
Электрическое питание постоянного тока: в зависимости от настроек, оно может быть 9 V, 12 V, 24 V или выше.который также является количеством напряжения, что все компоненты (передатчикЗатем местный регулятор уменьшает его, чтобы питать датчики и электронные устройства.
Передатчик на одной стороне датчика передает электрические сигналы, представляющие физический мир: датчик генерирует сырые сигналы, связанные с температурой, давлением, расстоянием,или другие физические измеренияЕсли это аналоговое напряжение, то преобразователь напряжения передающего устройства преобразует его в пропорциональный ток от 4 до 20 мА. Если это цифровой датчик,выход преобразуется в аналоговый ток через DACПередатчик имеет собственный источник питания, например LDO или регулятор напряжения.
Приемник на конце управления: Приемник считывает сигнал 4-20 мА и преобразует его в напряжение, которое система управления может измерить, отобразить или выполнить.
Круглая проводка соединяет источник питания, передатчик и приемник в серии: петля может быть длиной до тысяч футов.одни и те же два провода одновременно передают мощность и сигнал.Система с четырьмя проводами использует разные пары проводов для передачи энергии и сигналов.
Даже в суровых промышленных условиях с температурами от -40 °C до +105 °C компоненты цепи тока должны быть точными, энергоэффективными и надежными.Они также должны поддерживать необходимые функции безопасности и системы для обеспечения безопасности и надежности цепи..