ELECTRIC AND INSTRUMENTATION ENGINEERING - Dasar Instrumentasi: Sinyal Kontrol 4 - 20mA dan 3 - 15psi

Dasar Instrumentasi: Sinyal Kontrol 4 - 20mA dan 3 - 15psi

Di bidang instrumentasi, sinyal elektronik analog dan sinyal pneumatik biasanya digunakan untuk tujuan pengendalian untuk menggerakkan elemen kontrol akhir dalam lingkaran kontrol yang biasanya merupakan Control Valve. Sinyal elektronik "analog" adalah tegangan atau arus yang besarnya mewakili beberapa pengukuran fisik atau kuantitas kontrol.

Bentuk transmisi sinyal yang paling populer yang digunakan dalam sistem instrumentasi modern adalah standar DC 4 - 20 mA. Ini adalah standar sinyal analog, yang berarti bahwa arus listrik digunakan untuk mengukur atau mengendalikan sinyal secara proporsional. Biasanya, nilai arus 4 mA mewakili skala 0%, nilai arus 20 mA mewakili skala 100%, dan nilai arus antara 4 dan 20 mA mewakili persentase yang sama di antara 0% dan 100%.

Dalam sistem pneumatik, kisaran sinyal standar 3 sampai 15 PSI (Pounds Per Square Inch) digunakan. Di sini, sinyal tekanan udara yang bervariasi mewakili beberapa pengukuran proses dengan cara analog (proporsional). Biasanya, nilai tekanan 3 PSI mewakili skala 0%, nilai tekanan 15 PSI mewakili skala 100%, dan nilai tekanan antara 3 dan 15 PSI mewakili persentase yang sama di antara 0% dan 100%. Perlu dicatat bahwa sinyal pneumatik biasanya digunakan dalam proses industri untuk keselamatan terutama bila ada risiko kebakaran atau ledakan.

Menghubungkan sinyal 4 - 20 mA ke variabel instrumen:
Menghitung nilai milliamps setara untuk setiap rentang sinyal yang diberikan cukup mudah. Dengan adanya hubungan linear antara persentase sinyal dan milliamps, persamaan tersebut berupa persamaan garis intersep standar C = mP + b.

Di sini, C adalah arus ekuivalen dalam milliamps, P adalah persentase sinyal yang diinginkan, m adalah kisaran 4-20 mA (16 mA), dan b adalah nilai offset, 0r 4 mA.

Current = (16 mA) (P / 100%) + (4 mA), P = kisaran persimpangan sinyal.
Bentuk persamaan ini identik dengan yang digunakan untuk menghitung tekanan sinyal alat pneumatik (standar PSI 3 sampai 15):
Pressure / Tekanan = (12 PSI) (P / 100%) + (3 PSI)
 

Hubungan matematis yang sama berlaku untuk rentang pengukuran linier. Dengan persentase rentang P, variabel terukur sama dengan:
Variabel terukur / Measured Variable = (Span) (P / 100%) + (LRV) 

Contoh praktis perhitungan antara nilai arus milliamps dan nilai variabel proses berikut :
(A) Transmitter suhu elektronik berkisar antara 40 sampai 140 derajat Fahrenheit dan memiliki sinyal keluaran 4 - 2 mA. Hitunglah output arus oleh transmitter ini jika suhu yang diukur adalah 60 derajat Fahrenheit.

Perhitungan:
Pertama, kita mengubah nilai suhu 60 derajat menjadi persentase rentang berdasarkan pengetahuan rentang suhu (140 derajat - 40 derajat = 100 derajat) dan nilai rentang yang lebih rendah (LRV = 40 derajat). Kita bisa melakukannya dengan memanipulasi rumus umum.

Variabel terukur = (Span) (P / 100%) + (LRV)
Variabel terukur - (LRV) = (Span) (P / 100%)

Oleh karena itu, P = [(Variabel Terukur - LRV) / (Span)] x 100% = [(60-40) / (100)] x 100% = 20%
Selanjutnya, kita mengambil nilai persentase ini dan menerjemahkannya menjadi nilai arus 4-20 mA dengan menggunakan rumus:
Current = (16 mA) (P / 100%) + (4 mA) = (16 mA) (20% / 100%) + (4 mA) = 7.2 mA
Oleh karena itu, transmitter harus mengeluarkan sinyal nilai proses 7,2 mA pada suhu 60 F.