Tiếng Anh
Tiếng Trung
Tiếng Tây Ban Nha
Tiếng Nga
Tiếng Bồ Đào Nha
Tiếng Pháp
Tiếng Đức
Tiếng Indonesia
Tiếng Thái
Tiếng Ả Rập
Tiếng Ý
Tiếng Thổ Nhĩ Kỳ
Tiếng Ba Lan
Tiếng Nhật
Bộ truyền 2, 3 và 4 dây: Cấp nguồn vòng lặp đúng cách
“Bộ truyền này cần bao nhiêu dây?” là câu hỏi đấu dây nhưng thực chất liên quan đến nguồn. Bộ truyền phải làm hai việc: đo và truyền thông tin; số dây được quyết định bởi nơi lấy nguồn. Hiểu sai có thể khiến vòng lặp không có nguồn, đọc sai hoặc cháy card.
Bộ truyền 2 dây cấp nguồn từ vòng lặp
Bộ truyền 2 dây hoạt động hoàn toàn nhờ dòng trong chính vòng lặp. Cùng hai dây mang cả nguồn DC và tín hiệu 4–20 mA. Không có cáp nguồn riêng: đây là thiết bị “cấp nguồn từ vòng lặp”, với nguồn 24 V DC mắc nối tiếp trong vòng lặp ở phía tủ hoặc tủ đấu nối tín hiệu.
Đây là cách bố trí tiêu chuẩn cho đại đa số bộ truyền công nghệ như áp suất, nhiệt độ, mức và lưu lượng, vì chỉ cần hai dây mỗi thiết bị và có cấu trúc đơn giản. Đổi lại, công suất bị giới hạn chặt: toàn bộ điện tử phải chạy bằng dòng tối thiểu có sẵn trong các chế độ vận hành và lỗi được quy định, đồng thời giữ dòng tín hiệu chính xác. Vì vậy thiết bị 2 dây có ít công suất nội bộ cho màn hình lớn hoặc cảm biến gia nhiệt.
| Đặc tính | 2 dây | 3 dây | 4 dây |
|---|---|---|---|
| Nguồn cấp | Cùng cặp dây với tín hiệu trong thiết kế cấp nguồn từ vòng lặp | Nguồn riêng có chung mốc tham chiếu | Cặp dây nguồn và cặp dây tín hiệu riêng |
| Đầu ra điển hình | 4–20 mA | Dòng hoặc áp, tùy thiết kế | Dòng hoặc áp, tùy thiết kế |
| Công suất khả dụng | Bị giới hạn bởi điện áp vòng lặp và dòng tối thiểu | Giới hạn nguồn và dây chung | Định mức nguồn riêng |
| Cách ly | Kiểm tra thông số thực | Kiểm tra thông số thực | Bốn dây không bảo đảm có cách ly |
| Kiểm tra đấu nối | Nguồn vòng lặp và đầu vào tương thích | Loại đầu ra, đầu chung và đặc tính cấp/hút dòng | Định mức nguồn và đầu ra chủ động/thụ động |
Phương án dung hòa 3 dây
Bộ truyền 3 dây có hai dây nguồn và dây thứ ba cho tín hiệu, dùng chung một dây tham chiếu. Cách này dành cho thiết bị cần công suất lớn hơn khả năng vòng lặp nhưng nhà sản xuất muốn tiết kiệm một dây so với kết nối đủ 4 dây. Sơ đồ 3 dây thường mang đầu ra điện áp (0–10 V) hoặc 4–20 mA tham chiếu cùng đầu chung với nguồn.
Dây chung của thiết bị ba dây cần được chú ý. Sụt áp trên dây chung tác động trực tiếp tới tín hiệu điện áp có mốc tham chiếu; đầu ra dòng có đặc tính khác cho đến khi vượt giới hạn điện áp duy trì dòng hoặc điện áp chế độ chung. Kiểm tra điện trở dây, loại đầu vào và chênh lệch mốc cho phép của mạch thực.
Bộ truyền 4 dây có nguồn riêng
Bộ truyền 4 dây có hai dây cấp nguồn riêng, thường là 24 V DC hoặc 110/220 V AC, và hai dây riêng cho tín hiệu đầu ra; hai mạch có thể có hoặc không có cách ly điện hoàn toàn với nhau. Kiểu này dùng khi thiết bị cần công suất đáng kể: bộ truyền radar gia nhiệt anten, thiết bị phân tích, bộ tính lưu lượng và bộ truyền có màn hình tại chỗ lớn hoặc đầu ra rơle.
Thiết kế bốn dây có nguồn công suất riêng. Cách ly giữa nguồn, tín hiệu, cảm biến và đất là thông số cần xác minh thêm, không suy ra từ số dây. Cũng phải kiểm tra đầu ra dòng chủ động hay thụ động trước khi nối với đầu vào có cấp nguồn.
Phép tính sụt áp quyết định vòng lặp
Với mạch dòng cấp nguồn từ vòng lặp, nguồn phải đủ cho điện áp đầu cực tối thiểu của bộ truyền, điện trở cáp cả đi lẫn về, tải nối tiếp và sụt áp thiết bị liên quan. Đầu ra điện áp có nguồn riêng dùng phép tính tải khác. Với vòng dòng điện:
Điện áp nguồn ≥ điện áp tối thiểu của bộ truyền + Imax × tổng điện trở nối tiếp + các sụt áp khác được quy định, có dự phòng thiết kế.
Tại 20 mA, giả sử điện áp bộ truyền tối thiểu 12 V, tải 250 ôm và cáp đi-về 150 ôm, tổng tiêu hao là 12 + 5 + 3 = 20 V, còn 4 V từ nguồn 24 V. Tại 22 mA, cùng các tải điện trở tiêu hao 8.8 V, còn lại 3.2 V. Kiểm tra dòng tối đa thực, nguồn tối thiểu, hàng rào an toàn và dung sai trước khi chấp nhận dự phòng này.
Chọn sơ đồ phù hợp
Đo 4–20 mA tiêu chuẩn → cân nhắc thiết bị hai dây khi yêu cầu nguồn và đáp ứng phù hợp ứng dụng.
Cảm biến có nguồn hoặc thiết bị cần công suất vừa phải → 3 dây, nhưng cần lưu ý sai số do nối đất qua dây chung.
Thiết bị cần công suất lớn hơn → dùng cách cấp nguồn riêng theo quy định; xác minh rõ cách ly và loại đầu ra.
Vòng lặp an toàn hoặc quan trọng → tuân thủ tài liệu an toàn và kiến trúc được phê duyệt, kể cả độ tin cậy nguồn, chẩn đoán và dự phòng điện áp trường hợp xấu nhất. Chỉ số dây không chứng minh được độ phù hợp.
Câu hỏi của kỹ thuật viên
Câu1. Có thể cấp nguồn từ vòng lặp cho bộ truyền 4 dây không?
Không, trừ khi nhà sản xuất quy định rõ cấu hình hoạt động cấp nguồn từ vòng lặp. Thiết bị có nguồn riêng cần đúng nguồn định mức; chỉ cặp dây đầu ra dòng không cấp được nguồn cho điện tử.
Câu2. Vì sao 24 V DC phổ biến hơn 12 V?
Điện áp này thường tạo dự phòng hữu ích cho bộ truyền, điện trở cáp và tải nối tiếp. Chọn nguồn trong giới hạn của mọi thiết bị và mạch. Không một ngưỡng điện áp DC duy nhất nào bảo đảm an toàn khi chạm trong mọi điều kiện ẩm ướt, khu vực nguy hiểm hoặc lỗi.
Câu3. Nối bộ truyền 2 dây vào card 3 dây thì sao?
Kiểm tra đầu cực thực và xem đầu vào có cấp nguồn vòng lặp hay chỉ đo dòng. Một số đầu vào hỗ trợ nhiều cách bố trí. Dùng sơ đồ mạch được phê duyệt; nhãn số dây tự nó không quyết định tính tương thích.
Câu4. Bộ truyền 4 dây có cần bộ cách ly riêng không?
Kiểm tra thông số cách ly, loại đầu ra và giới hạn điện áp chế độ chung của đầu vào. Có loại đã cung cấp đủ cách ly cần thiết, có loại chưa. Bốn dây không phải bằng chứng cách ly điện hoàn toàn.
