کیوں 4-20mA؟

4-20mA کیا ہے؟

4-20mA DC (1-5V DC) سگنل کا معیار بین الاقوامی الیکٹرو ٹیکنیکل کمیشن (IEC) کے ذریعہ بیان کیا گیا ہے اور اسے پروسیس کنٹرول سسٹم میں اینالاگ سگنلز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

عام طور پر، آلات اور میٹر کے لیے سگنل کرنٹ 4-20mA پر سیٹ کیا جاتا ہے، جس میں 4mA کم از کم کرنٹ اور 20mA زیادہ سے زیادہ کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔

موجودہ پیداوار کیوں ہے؟

صنعتی ترتیبات میں، وولٹیج سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے طویل فاصلے تک سگنل ایمپلیفائر کو کنڈیشن اور ٹرانسمٹ کرنے سے کئی مسائل پیدا ہو سکتے ہیں۔ سب سے پہلے، کیبلز پر منتقل ہونے والے وولٹیج سگنلز شور کی مداخلت کے لیے حساس ہو سکتے ہیں۔ دوسرا، ٹرانسمیشن لائنوں کی تقسیم شدہ مزاحمت وولٹیج میں کمی کا سبب بن سکتی ہے۔ تیسرا، فیلڈ میں سگنل یمپلیفائر کو طاقت فراہم کرنا مشکل ہو سکتا ہے۔

ان مسائل کو حل کرنے اور شور کے اثرات کو کم کرنے کے لیے کرنٹ کو سگنلز کی ترسیل کے لیے استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ یہ شور کے لیے کم حساس ہوتا ہے۔ 4-20mA کرنٹ لوپ صفر سگنل کی نمائندگی کرنے کے لیے 4mA اور پورے پیمانے پر سگنل کی نمائندگی کرنے کے لیے 20mA استعمال کرتا ہے، 4mA سے نیچے اور 20mA سے اوپر کے سگنل مختلف فالٹ الارم کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔

ہم 4-20mA DC (1-5V DC) کیوں استعمال کرتے ہیں؟

فیلڈ آلات دو تاروں والے نظام کو نافذ کر سکتے ہیں، جہاں پاور سپلائی اور لوڈ ایک مشترکہ نقطہ کے ساتھ سیریز میں منسلک ہوتے ہیں، اور فیلڈ ٹرانسمیٹر اور کنٹرول روم کے آلے کے درمیان سگنل کمیونیکیشن اور پاور سپلائی کے لیے صرف دو تاریں استعمال ہوتی ہیں۔ 4mA DC سگنل کا استعمال شروع ہونے والے کرنٹ کے طور پر ٹرانسمیٹر کو جامد آپریٹنگ کرنٹ فراہم کرتا ہے، اور الیکٹریکل زیرو پوائنٹ کو 4mA DC پر سیٹ کرنا، جو مکینیکل زیرو پوائنٹ کے ساتھ موافق نہیں ہے، بجلی کی کمی اور کیبل ٹوٹنے جیسی خرابیوں کا پتہ لگانے کی اجازت دیتا ہے۔ . مزید برآں، دو تاروں والا نظام حفاظتی رکاوٹوں کو استعمال کرنے کے لیے موزوں ہے، جو دھماکے سے تحفظ میں معاون ہے۔

کنٹرول روم کے آلات وولٹیج متوازی سگنل ٹرانسمیشن کا استعمال کرتے ہیں، جہاں ایک ہی کنٹرول سسٹم سے تعلق رکھنے والے آلات ایک مشترکہ ٹرمینل کا اشتراک کرتے ہیں، جو اسے آلات کی جانچ، ایڈجسٹمنٹ، کمپیوٹر انٹرفیس اور الارم ڈیوائسز کے لیے آسان بناتے ہیں۔

فیلڈ آلات اور کنٹرول روم کے آلات کے درمیان سگنل کمیونیکیشن کے لیے 4-20mA DC استعمال کرنے کی وجہ یہ ہے کہ فیلڈ اور کنٹرول روم کے درمیان فاصلہ نمایاں ہو سکتا ہے، جس کی وجہ سے کیبل کی مزاحمت زیادہ ہوتی ہے۔ طویل فاصلے پر وولٹیج سگنلز کی ترسیل کیبل کی مزاحمت اور وصول کرنے والے آلے کی ان پٹ مزاحمت کی وجہ سے وولٹیج ڈراپ کی وجہ سے اہم خرابیاں ہو سکتی ہیں۔ ریموٹ ٹرانسمیشن کے لیے مستقل کرنٹ سورس سگنل کا استعمال اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ کیبل کی لمبائی سے قطع نظر لوپ میں کرنٹ میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، ٹرانسمیشن کی درستگی کی ضمانت دیتا ہے۔

کنٹرول روم کے آلات کے درمیان باہم ربط کے لیے 1-5V DC سگنل استعمال کرنے کی وجہ ایک ہی سگنل حاصل کرنے والے متعدد آلات کو سہولت فراہم کرنا اور وائرنگ اور مختلف پیچیدہ کنٹرول سسٹمز کی تشکیل میں مدد کرنا ہے۔ اگر کسی موجودہ ذریعہ کو انٹر کنکشن سگنل کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جب ایک سے زیادہ آلات بیک وقت ایک ہی سگنل وصول کرتے ہیں، تو ان کے ان پٹ ریزسٹنس کو سیریز میں جوڑا جانا چاہیے۔ یہ ترسیل کرنے والے آلے کی بوجھ کی گنجائش سے زیادہ ہو جائے گا، اور وصول کرنے والے آلات کے سگنل گراؤنڈ پوٹینشل مختلف ہوں گے، مداخلت متعارف کرائیں گے اور مرکزی بجلی کی فراہمی کو روکیں گے۔

انٹر کنکشن کے لیے وولٹیج سورس سگنل کا استعمال کرنے کے لیے فیلڈ آلات کے ساتھ مواصلت کے لیے استعمال ہونے والے موجودہ سگنل کو وولٹیج سگنل میں تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سب سے آسان طریقہ یہ ہے کہ موجودہ ٹرانسمیشن سرکٹ میں ایک معیاری 250-ohm ریزسٹر کو سیریز میں جوڑیں، 4-20mA DC کو 1-5V DC میں تبدیل کریں۔ عام طور پر، یہ کام ایک ٹرانسمیٹر کی طرف سے مکمل کیا جاتا ہے.

یہ خاکہ 4-20mA موجودہ سگنل کو 1-5V وولٹیج سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے 250-ohm ریزسٹر کا استعمال کرتا ہے، اور پھر یہ ایک RC فلٹر اور مائیکروکنٹرولر کے AD کنورژن پن سے منسلک ایک ڈایڈڈ استعمال کرتا ہے۔

"4-20mA موجودہ سگنل کو وولٹیج سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے یہاں ایک سادہ سرکٹ ڈایاگرام منسلک کیا گیا ہے:

ٹرانسمیشن کے لیے 4-20mA DC سگنل استعمال کرنے کے لیے ٹرانسمیٹر کو کیوں منتخب کیا جاتا ہے؟

1. خطرناک ماحول کے لیے حفاظتی تحفظات: خطرناک ماحول میں حفاظت، خاص طور پر دھماکہ پروف آلات کے لیے، آلہ کو چلانے کے لیے ضروری جامد اور متحرک بجلی کی کھپت کو کم سے کم کرنے کی ضرورت ہے۔ ٹرانسمیٹر جو 4-20mA DC معیاری سگنل نکالتے ہیں عام طور پر 24V DC پاور سپلائی استعمال کرتے ہیں۔ ڈی سی وولٹیج کا استعمال بنیادی طور پر اس لیے ہے کہ یہ بڑے کیپسیٹرز اور انڈکٹرز کی ضرورت کو ختم کرتا ہے اور ٹرانسمیٹر اور کنٹرول روم کے آلے کے درمیان منسلک تاروں کی تقسیم شدہ گنجائش اور انڈکٹنس پر توجہ مرکوز کرتا ہے، جو ہائیڈروجن گیس کے اگنیشن کرنٹ سے بہت کم ہے۔

2. کرنٹ سورس ٹرانسمیشن کو وولٹیج سورس پر ترجیح دی جاتی ہے: ایسی صورتوں میں جہاں فیلڈ اور کنٹرول روم کے درمیان فاصلہ کافی ہو، ٹرانسمیشن کے لیے وولٹیج سورس سگنلز کا استعمال کیبل کی مزاحمت اور ان پٹ کی وجہ سے وولٹیج گرنے کی وجہ سے اہم خرابیاں پیش کر سکتا ہے۔ وصول کرنے والے آلے کی مزاحمت۔ ریموٹ ٹرانسمیشن کے لیے کرنٹ سورس سگنل کا استعمال اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ کیبل کی لمبائی سے قطع نظر، لوپ میں کرنٹ مستقل رہتا ہے، اس طرح ٹرانسمیشن کی درستگی برقرار رہتی ہے۔

3. زیادہ سے زیادہ کرنٹ کے طور پر 20mA کا انتخاب: 20mA کے زیادہ سے زیادہ کرنٹ کا انتخاب حفاظت، عملییت، بجلی کی کھپت اور لاگت پر مبنی ہے۔ دھماکہ پروف آلات صرف کم وولٹیج اور کم کرنٹ استعمال کر سکتے ہیں۔ 4-20mA کرنٹ اور 24V DC آتش ​​گیر گیسوں کی موجودگی میں استعمال کے لیے محفوظ ہیں۔ 24V DC کے ساتھ ہائیڈروجن گیس کے لیے اگنیشن کرنٹ 200mA ہے، نمایاں طور پر 20mA سے زیادہ۔ مزید برآں، پروڈکشن سائٹ کے آلات کے درمیان فاصلہ، لوڈ، بجلی کی کھپت، الیکٹرانک اجزاء کی ضروریات، اور بجلی کی فراہمی کی ضروریات جیسے عوامل کو مدنظر رکھا جاتا ہے۔

4. ابتدائی کرنٹ کے طور پر 4mA کا انتخاب: زیادہ تر ٹرانسمیٹر جو 4-20mA آؤٹ پٹ کرتے ہیں دو تاروں والے نظام میں کام کرتے ہیں، جہاں پاور سپلائی اور لوڈ ایک مشترکہ نقطہ کے ساتھ سیریز میں جڑے ہوتے ہیں، اور سگنل کمیونیکیشن کے لیے صرف دو تاریں استعمال ہوتی ہیں۔ اور فیلڈ ٹرانسمیٹر اور کنٹرول روم کے آلے کے درمیان بجلی کی فراہمی۔ ٹرانسمیٹر سرکٹ کو چلانے کے لیے 4mA شروع ہونے والے کرنٹ کا انتخاب ضروری ہے۔ ایک 4mA شروع ہونے والا کرنٹ، مکینیکل زیرو پوائنٹ کے ساتھ موافق نہیں، ایک "ایکٹو زیرو پوائنٹ" فراہم کرتا ہے جو بجلی کے نقصان اور کیبل ٹوٹنے جیسی خرابیوں کی نشاندہی کرنے میں مدد کرتا ہے۔

4-20mA سگنلز کا استعمال کم سے کم مداخلت، حفاظت اور وشوسنییتا کو یقینی بناتا ہے، جو اسے صنعتی ایپلی کیشنز میں وسیع پیمانے پر اپنایا جانے والا معیار بناتا ہے۔ تاہم، دیگر آؤٹ پٹ سگنل فارمیٹس، جیسے 3.33mV/V، 2mV/V، 0-5V، اور 0-10V، بھی سینسر سگنلز کو بہتر طریقے سے ہینڈل کرنے اور مختلف کنٹرول سسٹمز کو سپورٹ کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔