الإنجليزية
الصينية
الإسبانية
الروسية
البرتغالية
الفرنسية
الألمانية
الإندونيسية
التايلاندية
الفيتنامية
الإيطالية
التركية
البولندية
اليابانية
المرسلات ذات السلكين والثلاثة والأربعة أسلاك: تغذية الحلقة بطريقة صحيحة
«كم سلكاً يحتاج هذا المرسل؟» سؤال عن التوصيل، لكنه في جوهره سؤال عن التغذية. فعلى المرسل أداء مهمتين: القياس والاتصال، ويتحدد عدد الأسلاك بمصدر طاقته. والخطأ هنا قد يمنع تغذية الحلقة، أو يسبب قراءة خاطئة، أو يحرق بطاقة.
المرسل ثنائي السلك الذي يعمل بتغذية الحلقة
يعمل المرسل ثنائي السلك كلياً بتيار الحلقة نفسها. وينقل السلكان نفسيهما طاقة DC وإشارة 4–20 mA معاً. فلا يوجد كابل تغذية منفصل؛ إذ يعمل المرسل «بتغذية الحلقة»، ويوصل مصدر 24 V DC على التوالي مع الحلقة عند اللوحة أو طرف تجميع التوصيلات.
هذا هو الترتيب المعتاد للغالبية العظمى من مرسلات العمليات، للضغط والحرارة والمستوى والتدفق، لأنه لا يحتاج سوى سلكين لكل جهاز وبسيط بطبيعته. والمقابل هو ميزانية طاقة صارمة: يجب أن تعمل إلكترونيات المرسل كلها عند أدنى تيار متاح في أنماط التشغيل والعطل المحددة له، مع المحافظة على صحة تيار الإشارة. لذلك تكون الطاقة الداخلية المتاحة في الأجهزة ثنائية السلك محدودة للشاشات الكبيرة أو الحساسات المسخنة مثلاً.
| الخاصية | سلكان | ثلاثة أسلاك | أربعة أسلاك |
|---|---|---|---|
| مصدر الطاقة | زوج الإشارة نفسه في تصميم يعمل بتغذية الحلقة | تغذية مستقلة مع مرجع مشترك | زوج مستقل للتغذية وزوج للإشارة |
| الخرج المعتاد | 4–20 mA | تيار أو جهد، حسب التصميم | تيار أو جهد، حسب التصميم |
| ميزانية الطاقة | محدودة بجهد الحلقة وأدنى تيار | حدود المصدر والموصل المشترك | تصنيف التغذية المستقلة |
| العزل | افحص المواصفة الفعلية | افحص المواصفة الفعلية | لا تضمنه أربعة أسلاك |
| فحص التوصيل | مصدر الحلقة ودخل متوافق | نوع الخرج والطرف المشترك وسلوك تزويد/سحب التيار | تصنيف التغذية والخرج الفعال/السلبي |
حل الثلاثة أسلاك الوسط
للمرسل ذي الثلاثة أسلاك سلكا تغذية وسلك ثالث للإشارة، مع اشتراك التغذية والإشارة في موصل مشترك واحد. ويستخدم للأجهزة التي تحتاج إلى طاقة أكبر مما توفره الحلقة، حين يريد المصنع توفير سلك مقارنةً بتوصيل كامل من أربعة أسلاك. ويكون خرجه عادةً جهداً 0–10 V أو تياراً 4–20 mA بالنسبة إلى الطرف المشترك نفسه للتغذية.
يستحق الطرف المشترك في الجهاز ذي الثلاثة أسلاك الانتباه. فهبوط الجهد في سلكه يؤثر مباشرةً على إشارة الجهد المرجعية؛ أما خرج التيار فيتصرف بشكل مختلف إلى أن يُتجاوز حد الجهد المتاح لقيادة الحمل أو حد الجهد المشترك. افحص مقاومة الموصل ونوع الدخل وفروق المرجع المسموح بها للدائرة الفعلية.
المرسل رباعي الأسلاك ذو التغذية المستقلة
للمرسل رباعي الأسلاك سلكان لتغذيته الخاصة، عادةً 24 V DC أو 110/220 V AC، وسلكان منفصلان لإشارة الخرج، وقد يوجد عزل جلفاني بين التغذية والإشارة أو لا يوجد. ويستخدم حيث يحتاج الجهاز إلى قدرة فعلية: مرسلات رادارية بتسخين للهوائي، وأجهزة تحليل، وحواسيب تدفق، وأي مرسل بشاشة محلية كبيرة أو خرج مرحل.
يوفر تصميم الأربعة أسلاك ميزانية طاقة مستقلة. أما العزل بين التغذية والإشارة والحساس والأرضي فهو مواصفة إضافية يجب التحقق منها، ولا يمكن استنتاجه من عدد الموصلات. وتحقّق أيضاً مما إذا كان خرج التيار فعالاً أم سلبياً قبل توصيله بدخل مزوّد بالطاقة.
حساب هبوط الجهد الذي يحدد صلاحية الحلقة
في دائرة تيار تعمل بتغذية الحلقة، يجب أن يغطي المصدر أدنى جهد لأطراف المرسل ومقاومة كابل الذهاب والإياب والأحمال المتسلسلة وهبوط الجهد في المعدات المرتبطة. أما خرج الجهد ذو التغذية المستقلة فله حساب تحميل مختلف. وبالنسبة إلى حلقة التيار:
جهد التغذية ≥ أدنى جهد للمرسل + Imax × إجمالي المقاومة المتسلسلة + هبوطات الجهد الأخرى المحددة، مع هامش تصميم.
عند 20 mA، وبافتراض أدنى جهد للمرسل 12 V، وحمل 250 أوم، ومقاومة كابل ذهاب وإياب 150 أوم، يكون الاستهلاك 12 + 5 + 3 = 20 V، فيتبقى 4 V من مصدر 24 V. وعند 22 mA تستهلك الأحمال المقاومية نفسها 8.8 V، فيتبقى 3.2 V. تحقّق من التيار الأقصى الفعلي وأدنى جهد تغذية والحواجز والسماحات قبل قبول الهامش.
اختيار الترتيب المناسب
قياس قياسي 4–20 mA ← انظر في جهاز ثنائي السلك عندما تلائم متطلبات طاقته واستجابته التطبيق.
حساس مزود بالطاقة أو جهاز ذو حاجة متواضعة للطاقة ← ثلاثة أسلاك، مع الانتباه إلى أخطاء التأريض في الطرف المشترك.
جهاز أعلى استهلاكاً للطاقة ← استخدم ترتيب التغذية المستقلة المحدد له، وتحقّق صراحةً من العزل ونوع الخرج.
حلقة سلامة أو حلقة حرجة ← اتبع دليل السلامة والبنية المعتمدة، بما في ذلك موثوقية التغذية والتشخيص وميزانية الجهد في أسوأ حالة. عدد الأسلاك وحده لا يثبت الملاءمة.
أسئلة الفنيين
س1. هل يمكن تغذية مرسل رباعي الأسلاك من الحلقة؟
لا، إلا إذا أتاح المصنع صراحةً تهيئة تشغيل تعمل بتغذية الحلقة. يحتاج الجهاز ذو التغذية المستقلة إلى مصدره المقنن؛ ولا يزوّد زوج خرج التيار وحده إلكترونياته بالطاقة.
س2. لماذا يشيع 24 V DC بدلاً من 12 V؟
لأنه يوفر غالباً هامشاً مفيداً لجهد المرسل ومقاومة الكابل والأحمال المتسلسلة. اختر المصدر ضمن تصنيفات كل الأجهزة والدائرة. ولا توجد عتبة واحدة لجهد DC تضمن سلامة اللمس في كل ظروف الرطوبة أو المناطق الخطرة أو الأعطال.
س3. ماذا يحدث إذا وصلت مرسلاً ثنائي السلك ببطاقة لثلاثة أسلاك؟
افحص الأطراف الفعلية وما إذا كان الدخل يغذّي الحلقة أم يقيس التيار فقط. تدعم بعض المداخل عدة ترتيبات. استخدم مخطط الدائرة المعتمد؛ فتسميات عدد الموصلات وحدها لا تحدد التوافق.
س4. هل يحتاج المرسل رباعي الأسلاك إلى عازل منفصل؟
افحص مواصفة عزله ونوع خرجه وحدود الجهد المشترك للدخل. فبعض الأجهزة يوفر العزل المطلوب بالفعل وبعضها لا يوفره. أربعة أسلاك ليست دليلاً على الفصل الجلفاني.
