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4~20mA DC 電流信号はノイズに強いでつなぁ~

2020-02-12 07:10:29 | 理系オタク
簡単な計算で、そのノイズに対する強さの目安が得られるでつ。

電圧信号0~10Vの伝送ラインに10Vのノイズが乗ったとすると、受信電圧としては信号電圧に匹敵する
ノイズ電圧が現われる結果になるでつ。

電流信号4~20mA DCを伝送するラインに10Vのノイズ電圧が発生した場合を考えてみると…
電流出力形変換器の出力端子からみた変換器の抵抗値は通常1MΩ以上で、5MΩ程度あるのが普通。

したがって受信抵抗250Ωにノイズ電圧10Vによって流れる電流値は、I(A)=V(V)/R(Ω)より

 I=10(V)/10 6(Ω)=10 -5(A)=0.01(mA)

となるでつ。
その結果、ノイズは信号20mAの1/2,000以下で、まったく測定上問題にならない。
10Vのノイズ電圧が1/2,000しか影響しない電圧信号は10Vの2,000倍、すなわち0~20,000Vということになるでつ。
ただし、ノイズ電圧が電流出力形変換器の出力回路にあるトランジスタの耐圧限界35V以下であることが必要。

電力計測用の信号を考えた場合、PTの出力0~150V ACでさえ4~20mA DCに比べたら比較にならないほどノイズに弱い信号。
CTの出力になると、回路抵抗が低いのと許容回路抵抗値が低いので、遠隔指示が難しく、これらの集中管理には正確に4~20mA DCに
直接変換できる変換器が有効になるでつ。

電流信号がノイズに強いことを裏付ける例として信号レベルとリード線との関係があるでつ。
0~10mV DCの電圧信号は数mリード線を引くだけでも、シールド線を用いたうえに1点接地する接地点を正しく選ばなければ
正確な計測は難しく、0~1V DCでも配線にはシールド線を用いる必要があるでつ。

それに対し、4~20mA DCの電流信号はNTTの専用回線(心線は細く、シールドもしていない)を用いて、はるか彼方の受信地点での
計測を正確に行えるでつ。

電流信号の場合、許容負荷抵抗が示されているでつ。
ユニットは0~750Ω。
これは信号伝送ケーブルに許される抵抗値のことで、通常のケーブルですと10~30kmになるでつ。

0.55φケーブル 100Ω/km
1.25φケーブル 約18Ω/km
2.05φケーブル 10Ω/km
(いずれも往復の抵抗値)

まだまだ、4-20がアナログの主力でつなぁ~
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