트랜스미터는 주파수, 압력, 온도 및 흐름과 같은 프로세스 변수를 4-20mA 신호로 변환하는 전자 장치입니다. 이 장치는 센서 입력 신호를 전류 흐름을 조절할 수 있는 제어 신호로 변환합니다. 2,3 및 4 와이어 트랜스미터는 4-20mA 신호 전송 시스템에서 중요한 역할을합니다.
트랜스미터의 출력은 전류이며 거리에 따라 신호 출력이 저하되지 않습니다. 따라서 트랜스미터는 장거리 신호 전송을 수행할 수 있습니다. 대부분 트랜스미터 전류 루프는 노이즈의 영향을 받지 않습니다.
트랜스미터는 측정된 변수의 값을 표준 신호로 변환하고 이는 다른 장치로 쉽게 보낼 수 있으며 트랜스미터는 변환기, 증폭기 및 신호 컨디셔닝의 조합으로 설명할 수 있습니다.
1. 트랜스미터의 주요 기능
산업 공정에서 센서는 압력이나 온도와 같은 물리적 신호를 전송하고 이 신호는 전기 신호로 변환됩니다. 전기 신호는 컨트롤러에 신호 손실 없이 장거리로 전송됩니다. 따라서 트랜스미터는 변환, 증폭 및 신호 컨디셔닝을 수행합니다. 트랜스미터는 센서의 도움으로 프로세스 변수를 감지하고 트랜스미터의 출력 값은 프로세스 변수의 미리 결정된 함수로 변합니다.
아날로그 신호는 전기 신호이며 전류 또는 전압 크기는 온도, 유량 등과 같은 센서 입력에 해당합니다. 4-20mA 전류 신호는 아날로그 신호를 전송하는 가장 일반적인 방법입니다. 따라서 이 전송에서 4mA는 가장 낮은 측정값을 나타내고 20mA는 가장 높은 측정값을 나타냅니다.
2. 트랜스미터의 종류
공정 계장에는 두 가지 유형의 트랜스미터가 사용됩니다.
- 공압 및 전자 트랜스미터
* 전자 트랜스미터는 아날로그 또는 디지털 트랜스미터로 분류됩니다
공압 및 전자 트랜스미터의 차이점은 다음과 같습니다.
| 공압 트랜스미터 | 전자 트랜스미터 |
| 움직이는 부품이 많습니다. | 움직이는 부품의 수 감소 |
| 느린 응답 | 빠른 응답 |
| 압력 신호는 전송에 사용됩니다. | 전기 신호는 전송에 사용됩니다. |
| 장거리 전송에는 적합하지 않습니다. | 장거리 전송에 적합 |
| 기계적 진동과 소음이 있음 | 기계적 진동 및 소음이 없음 |
| 낮은 정확도 | 좋은 정확도 |
| 잦은 유지 보수 | 낮은 유지 보수 |
| 비선형 및 반복 불가능 | 우수한 선형성 및 반복성 |
| 외부 누출 및 히스테리시스가 있음 | 외부 누출 또는 히스테리시스가 없음 |
1) 2선식 트랜스미터 구성
2선식 트랜스미터는 동일한 케이블 쌍을 통해 전원을 수신하고 데이터 신호를 전송합니다. 이 두 와이어는 트랜스미터에 전원을 공급하고 출력 신호를 전송하는 데 사용됩니다.
2선식 전송은 전류 트랜스미터에서만 가능합니다. 이 트랜스미터는 루프 전류에 의해 전원이 공급되며, 이러한 트랜스미터는 수신 장치의 루프 전류에 따라 달라집니다. 이 트랜스미터는 프로세스 신호를 4-20mA DC로 변환하여 이 신호를 손실 없이 전송할 수 있습니다. 루프 전류는 2선식 트랜스미터에 전원을 공급하며 이 프로세스에는 외부 전원이 필요하지 않습니다. 따라서 2선식 트랜스미터는 루프 전원에 따라 달라집니다.
- 2선식 트랜스미터의 장점
- 단순성 및 비용: 더 적은 수의 전선으로 인해 설치가 더 쉽고 저렴합니다.
- 배선 복잡성 감소: 배선 오류를 최소화하고 광범위한 배선 인프라의 필요성을 줄입니다.
- 전력 효율: 루프 전원을 사용하기 때문에 추가 전원 공급 라인이 필요하지 않습니다.
- 2선식 트랜스미터의 단점
- 낮은 임피던스 기능은 2선식 트랜스미터의 주요 제한 사항입니다
- 제한된 전력 가용성: 트랜스미터에 사용할 수 있는 전력은 전류 루프에 의해 제한되며, 이는 사용할 수 있는 센서 유형을 제한할 수 있습니다.
- 신호 간섭 : 전력 및 신호에 대해 동일한 전선을 공유하면 노이즈와 간섭에 더 취약해질 수 있습니다.
- 성능 저하: 전력 제약으로 인해 높은 정확도 또는 고속 신호 전송이 필요한 애플리케이션에는 적합하지 않을 수 있습니다.
2) 3선식 트랜스미터 구성
3선식 트랜스미터는 공통 접지에 대한 데이터 신호와 전력을 전송합니다. 3선식 트랜스미터는 트랜스미터의 공급 전압에 의해 전원이 공급되며 트랜스미터는 루프 전류를 소싱합니다. 수신기 공통은 트랜스미터 공통에 연결됩니다.
이 트랜스미터에서 전류 루프는 입력 임피던스가 높은 측정 기기에서도 작동할 수 있습니다. 3선 배열은 널리 사용되지는 않지만 모듈 전자 장치에 더 많은 전력을 공급합니다.
- 3선식 트랜스미터의 장점
- 2선식 트랜스미터보다 높은 정확도
- 더 나은 신호 품질: 전력선과 신호선을 분리하면 잡음과 간섭의 가능성이 줄어듭니다.
- 더 큰 전력 가용성: 2선식 시스템에 비해 트랜스미터에 더 많은 전력을 공급할 수 있어 더 까다로운 센서를 지원할 수 있습니다.
- 24v DC 전원 공급 장치; 다양한 전력 문제에 효과적
- 더 높은 옴 부하를 사용할 수 있습니다.
- 3선식 트랜스미터의 단점
- 더 복잡한 배선: 추가 배선이 필요하므로 설치 복잡성이 증가하고 배선 오류가 발생할 가능성이 있습니다.
- 더 높은 비용: 추가 와이어는 재료 및 설치 비용을 증가시킵니다.
3) 4선식 트랜스미터 구성
4선식 트랜스미터의 경우 데이터 신호에 2개의 선이 사용되고 전원 공급 장치에 2개의 선이 사용됩니다. 이것은 트랜스미터에 4-20mA 신호 와이어를 연결할 수 있는 두 개의 단자가 있고 전원이 연결될 두 개의 단자가 더 있는 4-20mA 측정 루프의 가장 간단한 형태입니다. 이 배열에서 트랜스미터의 전류 신호는 컨트롤러의 프로세스 변수 입력 단자를 연결하여 루프를 완성합니다. 4선식 트랜스미터는 트랜스미터의 외부 전원 공급 장치에 의해 전원이 공급됩니다.
- 4선식 트랜스미터의 장점
- 이 트랜스미터는 신호 측 임피던스가 더 높으며 이로 인해 더 나은 부하 및 신호 전송 거리 특성을 갖습니다
- 최대 전력 가용성: 독립적인 전원 공급 라인은 고성능 센서 및 트랜스미터에 충분한 전력을 제공할 수 있습니다.
- 최고의 신호 무결성: 전원 및 신호 라인의 완전한 절연은 간섭과 소음을 최소화하여 고정밀 및 고속 애플리케이션에 적합합니다.
- 융통성: 다양한 센서 유형 및 응용 분야를 수용할 수 있습니다.
- 4선식 트랜스미터의 단점
- 가장 복잡한 배선: 가장 많은 배선이 필요하므로 설치 복잡성과 비용이 높아집니다.
- 더 높은 재료비: 전선이 많을수록 재료 비용이 증가하고 잠재적으로 유지 관리 비용이 높아질 수 있습니다.
2-와이어, 3-와이어, 4-와이어 트랜스미터의 차이점은 다음과 같습니다.
| 2- 와이어 트랜스미터 | 3 – 와이어 트랜스미터 | 4 – 와이어 트랜스미터 |
| 루프 전류에 의해 전원 공급 | 트랜스미터 공급 전압에 의해 전원 공급 | 외부 전원으로 전원 공급 |
| 다른 두 가지 유형에 비해 더 적은 수의 와이어가 필요합니다 | 4선식보다 와이어수가 적지만 2선식보다 와이어런 수가 더 많습니다. | 다른 두 가지 유형에 비해 더 많은 전선이 사용됩니다 |
| 장거리 전송에는 적합하지 않습니다. | 전송 거리는 2선식보다 우수합니다. | 장거리에 적합 |
| 다른 두 가지 유형에 비해 정확도가 낮습니다. | 2선식 트랜스미터보다 높은 정확도 | 다른 두 트랜스미터보다 정확도가 우수합니다. |
| 신호와 전원 공급 장치 모두에 2개의 전선이 사용됩니다. | 신호 및 전원 공급 장치에 일반적으로 3개의 와이어가 사용됩니다. | 2개의 전선은 데이터 신호에 사용되고 다른 두 개의 전선은 전원 공급 장치에 사용됩니다 |
| 신호와 전원 공급 장치가 분리되어 있습니다. | 신호 및 전원 공급 장치는 절연되어 있지 않습니다. | 신호와 전원 공급 장치가 분리되어 있습니다. |
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