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Verifica se un trasmettitore alimentato da un loop 4–20 mA mantiene tensione sufficiente alla corrente massima, dopo le cadute sul ricevitore, sul cavo e sulle barriere.
Margine di tensione
8,1V
Controlla i valori per vedere un risultato.
Mantenere un margine per la tolleranza dell’alimentazione e l’invecchiamento.
Vrequired = Vtransmitter + I × Rtotal + Votherheadroom = Vsupply − Vrequired
A 20 mA l’anello richiede 15,9 V; l’alimentazione da 24 V lascia quindi 8,1 V di margine.
Suggerimento: Verifica il loop alla corrente massima da trasportare: 20 mA oppure 21 mA o più se il trasmettitore segnala i guasti con una corrente elevata.
Un trasmettitore 4–20 mA alimentato dal loop ricava da questo l’energia necessaria. L’alimentazione deve quindi coprire la tensione minima richiesta dal trasmettitore e le cadute di tutti gli altri elementi alla corrente massima. Con 24 V di alimentazione, un trasmettitore che richiede 10,5 V, un ricevitore da 250 Ω e 20 Ω di cavo lasciano un margine di 8,1 V a 20 mA.
Vnecessaria = Vtrasmettitore + I × Rloop + Vfissa
Vtrasmettitore è la tensione minima ai morsetti indicata nella scheda tecnica del trasmettitore. Rloop comprende tutte le resistenze in serie: ingresso del ricevitore, cavo di andata e ritorno, barriere e indicatori. Vfissa comprende gli elementi con caduta fissa, come diodi e alcuni isolatori.
Margine = Valimentazione − Vnecessaria
Un margine positivo indica che il trasmettitore riceve ancora tensione sufficiente alla corrente di progetto. Un margine negativo indica che smetterà di regolare prima del fondo scala, limitando la lettura.
Rmax = (Valimentazione − Vtrasmettitore − Vfissa) ÷ I
Lo stesso bilancio, risolto rispetto alla resistenza, fornisce la resistenza massima che questa alimentazione può sostenere. Le schede tecniche spesso la rappresentano con una retta di carico.
Verifica il loop alla corrente massima che deve trasportare, non a 12 mA. Secondo NAMUR NE 43, molti trasmettitori segnalano un guasto aumentando la corrente a 21 mA o più; il loop deve poter trasportare anche quel segnale, altrimenti potrebbe andare perso.
A 20 mA, i 270 Ω del ricevitore e del cavo producono una caduta di 5,4 V. Il loop richiede quindi 10,5 + 5,4 = 15,9 V. L’alimentazione da 24 V lascia un margine di 8,1 V e consente una resistenza totale fino a 675 Ω.
Margine di tensione 8,1 V Apri nella calcolatrice
Con un’alimentazione da 12 V mancano 3,9 V: il loop richiede sempre 15,9 V. Il trasmettitore smetterà di regolare ben prima di 20 mA. Usa un’alimentazione da 24 V o un ricevitore con resistenza di ingresso minore.
Deficit di tensione 3,9 V Apri nella calcolatrice
Una barriera e un indicatore aggiungono 280 Ω al loop. A 22 mA, corrente scelta per verificare il segnale di guasto, i 560 Ω producono una caduta di 12,32 V. Se il trasmettitore richiede almeno 12 V, il loop necessita di 24,32 V: mancano 0,32 V.
Deficit di tensione 0,32 V Apri nella calcolatrice
Resistenza totale in serie che ciascuna alimentazione può sostenere a 20 mA per tre tensioni minime del trasmettitore, senza cadute fisse.
| Alimentazione (V) | Trasmettitore da 8 V (Ω) | Trasmettitore da 10,5 V (Ω) | Trasmettitore da 12 V (Ω) |
|---|---|---|---|
| 12 | 200 | 75 | 0 |
| 15 | 350 | 225 | 150 |
| 18 | 500 | 375 | 300 |
| 20 | 600 | 475 | 400 |
| 24 | 800 | 675 | 600 |
| 28 | 1000 | 875 | 800 |
| 30 | 1100 | 975 | 900 |
Perché 4–20 mA attraverso 250 Ω producono 1–5 V, un intervallo leggibile da un ingresso in tensione. A 20 mA, questa resistenza assorbe anche 5 V del bilancio del loop. Con un’alimentazione bassa, una resistenza minore e un intervallo di ingresso adeguato lasciano più tensione al trasmettitore.
Dipende dal modello: spesso è circa 8–12 V e può essere maggiore in alcuni strumenti con HART o display. Usa il valore riportato nella scheda tecnica del trasmettitore alla temperatura più sfavorevole.
Solo attraverso la resistenza. Un percorso lungo con cavo sottile aggiunge decine di ohm tra andata e ritorno; il calcolatore della resistenza dei conduttori consente di calcolarla da lunghezza e sezione.
Il trasmettitore non può raggiungere la corrente massima: il segnale smette di crescere prima di 20 mA. Si perdono le letture nella parte alta dell’intervallo e gli eventuali segnali di guasto a corrente elevata.
ZIO legge segnali 4–20 mA e 0–10 V; la sua resistenza di ingresso è quindi una delle cadute da includere nel bilancio.
