Saturday, November 14, 2009

Mengapa 4 - 20mA?

Mengapa 4 – 20mA ?

Dalam dunia industry saya sering mendapatkan nilai 4 – 20 mA di pakai sebagai penghantar signal, maksudnya perubahan nilai dari 4mA sampai 20mA identik dengan nilai yang direpresentasikannya. Masih bingung yah gini…

Misal kita punya sebuah control valve, jelas sebuah control valve akan mengatur bukaan dari valve dari 0% sampai 100% maka perintah untuk membuka valve sebesar 0% adalah 4mA dan perintah membuka 100% adalah 20mA dan bagaimana 50% maka di berikan nilai 12mA. Sudah dapat gambarannya? Untuk lebih jelasnya lihat formula di bawah ini?

Range signal 20 - 4 = 16
Range Alat 100%

Formula perbandingannya:
16/100 = 0,16

artinya tiap kenaikan 1% maka arus signalnya naik 0,16mA, karena 0% adalah 4mA maka jika 1% nilai arus signalnya 4,16mA

jadi bukan data digital yang ditumpangkan pada arus 4 – 20mA nilai perubahn itu sendiri yang merupakan data. Tapi bukan tidak ada data yang di tumpangkan pada arus tersebut misal pada alat tertentu (Transmitter) yang menggunakan system HART maka data mungkin ditumpangkan pada arus 4 – 20mA ; biasanya berupa nilai konfigurasi alat.


Dari gambar diatas control valve memiliki 2 signal input signal dan feedback, input signal digunakan untuk menentukan posisi/bukaan dan feedback sebagai signal penanda posisi saat ini. Semua dari signal ini menggunakan system 4 -20mA.


Dari gambar diatas control valve memiliki 2 signal, input signal dan feedback, input signal digunakan untuk menentukan posisi/bukaan dan feedback sebagai signal penanda posisi Valve. Semua dari signal ini menggunakan system 4 -20mA.

Penjelasan diatas masih belum menjawab pertanyaan mengapa menggunakan 4 – 20mA. Pertama biasanya industri yang sudah maju mempunyai ruang control, dimana alat control jaraknya sangat jauh dari ruang control. Dimana kata kunci disini adalah “jarak”. Bagaimana caranya membawa signal dari alat control sampai ke ruang control tanpa cacat yang cukup berarti.

Peranan hukum Kirchhoff lah yang dapat menjawabnya. Jika pada suatu loop tertutup terdapat hambatan yang di pasang seri maka jatuh tegangan akan sebanding dengan perbandingan hambatan tersebut dan arus yang mengalir pada loop tersebut adalah sama.



Jadi dengan konfigurasi yang seperti ini akan terlihat dengan menggunakan kabel yang sangat panjang. tentunya nilai V1 akan berubah dikarenakan kabel yang panjang akan menambah hambatan baru yang akan mempengaruhi perbandingan jatuh tegangan. tapi apa yang terjadi dengan arus yang mengalir, arus tetap sama atau konstan (maksudnya arus yang masuk sama dengan arus yang keluar hal ini yang tidak di pengaruhi oleh panjangnya kabel). Jadi jelaslah kenapa arus digunakan untuk alat distribusinya.

Dengan menggunakan hukum inilah panjang kabel jadi tidak ada pengaruhnya, selain itu tegangan akan sangat rentan dengan noise dan induksi sedangkan arus tidak seperti itu. Bukannya tidak ada industry yang menggunakan tegangan sebagai distribusinya ada tapi harus menggunakan alat tambahan yang menghilangkan pengaruh jarak kabel.

Itulah sedikit apa yang saya tahu, saya terbuka dengan kritikan membangun dan dengan cara inilah kita semua akan maju. dan jika anda menginginkan document ini dan juga file simulasinya silahkan comment dan email ke saya di ruslan_inst@yahoo.com

6 comments:

  1. Bambang.winarno@siemens.comJuly 25, 2011 at 11:00 AM

    Sekedar share, kenapa harus bernilai 4 mA awalnya? karena kalau 0 mA tidak ada nilai/besaran yg di ukur/ di pantau. betul ngak nya? Dengan tegangan 1 Volt saja akan menjadikan resistansi kabel maksimum yg di ijinkan 250 Ohm (panjangnya sekitar 220 meter, kawat tembaga 1.5sqr)

    ReplyDelete
  2. mungkin salah persepsi nilai resistor 250 ohm adalah komponen untuk mengkonversi nilai 4ma menjadi tegangan, karena bagaimanapun jika kita ingin berkomunikasi dengan ADC dari sebuah alat maka yang dibaca adalah nilai tegangan bukan arus, meskipun besaran yang di kirim menggunakan arus karena arus tahan dengan gangguan. dan kalau masalah kenapa harus 4ma, kenapa bukan 0ma (0 volt) alasan pertama adalah akan terjadi kesulitan memisahkan data lapangan dengan noise dan juga pada semiconductor terdapat tegangan juction sebesar 0,7 (silikon) yang harus dilewati sebelum bisa menampakkan data sebenarnya (dasar elektronik dikit....)

    ReplyDelete
  3. alat apa saja yang mengandung arus 4-20mA, sehingga saya bisa menyambungkan sensor 4-20mA yang saya punya, sehingga alat/ sensor yang saya punya bisa mendeteksi adanya arus 4-20mA di alat tersebut,

    ReplyDelete
    Replies
    1. aduh maaf ya lama saya vacumm di blog ini baru aktif lagi, cara nya mudah dengan menggunakan resistor 250ohm saja jadi jika arus 4-20ma itu mengalir maka akan terbaca jatuh tegangan pada resistor 1-5v dan tegangan itu bisa di baca sama arduino mas.

      memang agak sulit mencari resistor itu karena kebanyakan di pakai di industri saja jarang di pakai umum tapi kan bisa dengan menggunakan potensio atau jika ingin bisa menggunakan resistor yang nilainya lain dan di sambung dengan op amp agar bisa sesuai dengan karakteristik yang dui inginkan

      Delete
  4. Bagaimana cara membaca signal 4-20mA di Arduino yg signal analognya 0-5v ya Pak.

    ReplyDelete
    Replies
    1. aduh maaf ya lama saya vacumm di blog ini baru aktif lagi, cara nya mudah dengan menggunakan resistor 250ohm saja jadi jika arus 4-20ma itu mengalir maka akan terbaca jatuh tegangan pada resistor 1-5v dan tegangan itu bisa di baca sama arduino mas.

      memang agak sulit mencari resistor itu karena kebanyakan di pakai di industri saja jarang di pakai umum tapi kan bisa dengan menggunakan potensio atau jika ingin bisa menggunakan resistor yang nilainya lain dan di sambung dengan op amp agar bisa sesuai dengan karakteristik yang dui inginkan

      Delete