Introdução a 2 fios/3 fios/4 fios

Qual é o princípio de um sistema de dois fios/três fios/quatro fios? Qual a diferença entre dois fios/três fios/quatro fios? Após o surgimento do transmissor de dois fios, surgiu a distinção entre vários sistemas com diferentes fios. Os sistemas de dois fios, três fios e quatro fios referem-se, na verdade, a diferentes transmissores cuja saída é um sinal analógico de corrente contínua (CC), diferenciando-se no princípio de funcionamento e na estrutura, e não apenas na forma de conexão dos fios. Isso se deve à ampla aplicação de amplificadores eletrônicos em instrumentos. A essência da amplificação é um processo de conversão de energia, que é inseparável da fonte de alimentação. Portanto, o primeiro a surgir foi o transmissor de quatro fios; ou seja, dois fios são responsáveis ​​pelo fornecimento de energia e os outros dois fios são responsáveis ​​pela saída dos sinais convertidos e amplificados (como tensão, corrente, etc.). O surgimento do instrumento combinado de unidade elétrica tipo DDZ-II, com alimentação de 220 V CA e transmissor de quatro fios com sinal de saída de 0 a 10 mA CC, tornou-se amplamente utilizado e ainda pode ser encontrado em algumas fábricas atualmente. Na década de 1970, o Japão começou a produzir o instrumento combinado de unidade elétrica tipo DDZ-III, adotando o padrão de sinal analógico da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) para sistemas de controle de processos. Ou seja, o sinal de transmissão do instrumento utiliza 4 a 20 mA CC e o sinal de contato utiliza 1 a 5 V CC, ou seja, adota-se um sistema de sinal de transmissão de corrente e recepção de tensão. Utilizando o sinal de 4 a 20 mA CC, o instrumento de campo pode implementar um sistema de dois fios. No entanto, devido às limitações de uso, o sistema de dois fios era utilizado apenas em medições de pressão e diferencial. transmissor de pressão naquela época, e o sistema de quatro fios ainda era usado em transmissor de temperatura Atualmente, a gama de transmissores de dois fios nacionais expandiu-se consideravelmente, abrangendo um número crescente de campos de aplicação. Ao mesmo tempo, os transmissores importados são, em sua maioria, sistemas de dois fios. Princípio do sistema de dois fios: Se o transmissor atender às três condições mencionadas anteriormente em seu projeto, a transmissão em sistema de dois fios pode ser implementada. O sistema de dois fios significa que a fonte de alimentação e a carga são conectadas em série, possuindo um ponto comum. Já a conexão de sinal e a alimentação entre o transmissor de campo e o instrumento na sala de controle utilizam apenas dois fios, que funcionam tanto como linhas de alimentação quanto de sinal. O transmissor de dois fios fornece uma corrente de trabalho estática, pois a corrente de partida do sinal é de 4 mA CC. Ao mesmo tempo, o ponto zero elétrico do instrumento também é de 4 mA CC, o que não coincide com o ponto zero mecânico em caso de falha de energia e desconexão. Além disso, o sistema de dois fios facilita o uso de barreiras de segurança, contribuindo para a segurança contra explosões. O transmissor de dois fios é mostrado na Figura 1. Sua alimentação é de 24 VCC, o sinal de saída é de 4-20 mACC, a resistência de carga é de 250 Ω e o potencial da linha negativa da fonte de alimentação de 24 V é o mais baixo. É a linha comum do sinal. O transmissor também pode carregar o sinal de modulação FSK do protocolo HART no sinal de 4-20 mACC. Para reduzir o volume e o peso do transmissor, melhorar o desempenho anti-interferência e reduzir a fiação, algumas fábricas de instrumentos alteram a fonte de alimentação do transmissor de 220 VCA para uma fonte de alimentação CC de baixa tensão, como a fonte de alimentação de 24 VCC. Isso ocorre porque a fonte de alimentação de baixa tensão cria condições para o compartilhamento da linha negativa, daí a existência de um transmissor de três fios. O transmissor de três fios é mostrado na Figura 3. O chamado sistema de três fios significa que uma linha é usada para o terminal positivo da fonte de alimentação, uma linha é usada para o terminal positivo da saída de sinal e o terminal negativo da fonte de alimentação e o terminal negativo do sinal compartilham uma linha. A maioria dos transmissores utiliza alimentação de 24 VCC, sinal de saída de 4-20 mACC, resistência de carga de 250 Ω ou 0-10 mACC, e resistência de carga de 0-1,5 kΩ; alguns possuem sinais em mA e mV, mas a resistência de carga ou o valor da resistência de entrada variam dependendo do formato do circuito de saída. Diagrama de fiação do transmissor de três fios. O princípio do sistema de quatro fios baseia-se na popularização e aplicação do sistema de sinal de 4-20 mACC (1-5 VCC). Para facilitar a conexão em aplicações de sistemas de controle, a unificação do sistema de sinal é necessária. Por esse motivo, é necessário que alguns instrumentos de combinação de unidades não elétricas, como analisadores online, medidores mecânicos, elétricos e outros, possam adotar um sistema de sinal de saída de 4-20 mA CC. No entanto, devido ao circuito de conversão complexo e ao alto consumo de energia, é difícil atender a todas as três condições mencionadas anteriormente, e não é possível obter um sistema de dois fios. A única solução é utilizar uma fonte de alimentação externa para criar um transmissor de quatro fios com saída de 4-20 mA CC. O transmissor de quatro fios é mostrado na Figura 2. A maioria utiliza alimentação de 220 V CA, e alguns utilizam 24 V CC. O sinal de saída é de 4-20 mA CC, com resistência de carga de 250 Ω, ou de 0-10 mA CC, com resistência de carga de 0-1,5 kΩ; alguns também possuem sinais de mA e mV, mas a resistência de carga ou a resistência de entrada variam devido às diferentes configurações do circuito de saída. Diagrama de fiação de um transmissor de quatro fios. Diferença entre os formatos de fiação de dois, três e quatro fios. A escolha deve ser baseada na situação real da unidade, considerando fatores como a unificação do sistema de sinal, requisitos de segurança contra explosão, requisitos para equipamentos de recepção, investimento e outras questões.

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