TRASMETTITORE CURRENT LOOP 4 – 20 mA Il protocollo di segnalazione basato su un valore di corrente variabile tra 4 e 20 mA è uno standard non certo recente, tuttavia è ancora molto utilizzato nell'ambito della strumentazione per il controllo dei processi industriali. Esso ha caratteristiche particolare che lo rende molto adatto per ambienti ostili, e (entro limiti ragionevoli): • • • • • È immune alla distanza che intercorre tra il trasmettitore ed il ricevitore. Il cavo di collegamento può essere allungato o accorciato senza compromettere la precisione - una caratteristica unica per interfacce analogiche. Necessita solo due fili per lavorare, e di solito, non richiede alimentazione dal lato trasmettitore perché è alimentato dalla corrente di stessa. È piuttosto immune ai disturbi elettrici ambientali perchè per sua natua ha un'elevata reiezione dei disturbi di modo comune. Una interruzione di linea è immediatamente rilevabile dalla mancanza di corrente nel circuito. In questo documento presentiamo un semplice tramettitore current loop 4 – 20 mA che fa uso del componente XTR103P della Burr Brown. Lo schema elettrico è di per sé semplice e non necessita di particolari spiegazioni, tuttavia occorre spendere qualche parola per il settaggio nell'uso concreto. Il trasmettitore è stato utilizzato in unione ad un sensore di temperatura PT-100 (Catalogo RS 158402). Si tratta di un sensore basato su una resistenza di platino che presenta 100 ohm a 0 gradi centigradi ed un coefficiente di temperatura di 0,385 ohm/grado. Esso è utilizzabile in un campo di temperature che va da -50 C° a +500 C°. Detto sensore viene fornito anche in versione blindata (in acciaio inox e con cavetti adatti a temperature elevate), adatta per liquidi ed ambienti ostili. Come si può vedere dalla fotografia, in fase di test sia il sensore PT-100 che le resistenze R3 e R4 sono stati sostituiti da tre trimmer multigiri. Il trimmer che sostiuisce il sensore (che in seguito chiameremo Rs, identificabile nella foto dal cavetto binco azzurro) e quello che sostituisce R3 hanno un valore di 200 ohm mentre il trimmer che sostituisce R4 ha un valore di 2 kohm. Per ragioni di stabilità nel tempo, una volta trovati i valori corretti i due trimmer dovranno essere sostituiti con delle resistenze di pari valore e di buona qualità. Per consentire la taratura, nel circuito è stato inserito un ponticello (X3-1 e X3-2 nello schema, e cavetto bianco verde nella fotografia) che normalmente dovrà essere posto in corto circuito. Agli estremi di detto ponticello è stato connesso il milliamperometro. Per queste operazioni è bene avere uno strumento di precisione, in modo da non introdurre errori sensibili di taratura. Nel nostro caso abbiamo utilizza un multimetro da laboratorio a 5 digit Fluke 8840A. L'alimentatore utilizzato durante le misure fornisce due uscite indipendeti di 12 Volt che sono state poste in serie per ottenere 24 Volt. Occorre notare che il circuito deve essere alimentato con almeno 9 Volt, valore al quale bisogna aggiungere la caduta di tensione lungo la linea e la caduta di tensione presente dalla parte ricevente. Per la taratura occorre tenere presente che R3 va regolata per lo zero mentre R4, che controlla il guadagno, va regolata per il fondo scala desiderato. Per esempio, se si desidera un campo di misura che va da 0 C° a 100 C° occorrerà porre Rs = 100 ohm (simulando il valore del sensore PT-100 a 0 C°) e regolare R3 per avere esattamente 4,0 mA (nel mio caso detto valore è risultato di 100,4 ohm). Per regolare il fondo scala a 100 C° occorre porre Rs al valore di 138,5 ohm (vale a dire Rs + (0,385 * ∆T) dove ∆T = 100 C°) e regolare R4 per avere esattamente 20,0 mA (nel mio caso il valore di R4 è risultato di 76,1 ohm). È possibile che le due regolazioni si influenzino a vicenda, per cui ogni volta che si modifica un estremo del campo è bene ricontrollare che l'altro estremo sia corretto. Inutile aggiungere che se si desiderasse un campo di misura da -30 C° a 200 C° Rs dovra essere posto a 88,22 ohm per la regolazione a 4 mA, ed a 175,84 per la regolazione a 20 mA. (Usando per il sensore cavetti adatti a tali temperature...).