• 4mA: Sesuai dengan titik nol pengukuran (batas bawah)
• 20mA: Sesuai dengan pengukuran skala penuh (batas atas)
• Nilai antara: Sesuai secara linier dengan parameter yang diukur

Rumus Perhitungan:
Arus Keluaran = 4 + (Nilai Terukur / Rentang) × 16 mA

Perhitungan Terbalik:
Nilai Terukur = (Arus Keluaran – 4) / 16 × Rentang

• Deteksi Kabel Putus: Ketika sinyal turun di bawah 4mA (misalnya, 0mA atau 2mA), perangkat penerima dapat langsung mendeteksi kabel yang putus atau kondisi kerusakan.
• Catu Daya Dua Kabel: Arus minimum 4mA dapat memberi daya pada pemancar dua kabel (konsep “live zero”).
• Perbedaan antara Kesalahan dan Nol Sejati: 0mA bisa berupa nilai nol sebenarnya atau kesalahan; 4mA jelas menunjukkan titik nol.

Hukum Ohm: U = I × R

Ketika I (arus) konstan: Hambatan R berubah → Tegangan U berubah secara proporsional, tetapi arus I tetap tidak berubah.

Parameter:

• Hambatan kabel: ~40Ω/km × 2km = 80Ω (perjalanan pulang pergi)
• Resistansi input DCS: 250Ω
• Beban total: 80 + 250 = 330Ω

Perhitungan:

• Pada penurunan tegangan 20mA: U = 0,02A × 330Ω = 6,6V
• Pada penurunan tegangan 4mA: U = 0,004A × 330Ω = 1,32V
• Tegangan suplai yang dibutuhkan: ≥6,6V + penurunan tegangan operasi pemancar (~3V) = 9,6V

Kesimpulan: Dengan catu daya DC 24V standar, transmisi sejauh 2000 meter sepenuhnya memungkinkan! Dengan sinyal tegangan 0-10V, pembagian tegangan kabel akan sangat menurunkan kualitas sinyal, berpotensi mengurangi tegangan aktual yang mencapai DCS hanya menjadi 7-8V dengan kesalahan yang sangat besar.

• Karakteristik Sumber Arus Konstan: Tegangan interferensi yang ditimbulkan dari luar tidak dapat mengubah besarnya arus.
• Impedansi Loop Rendah: Impedansi loop arus jauh lebih rendah daripada rangkaian sinyal tegangan, sehingga menyulitkan tegangan interferensi untuk terhubung.
• Penerimaan Diferensial: Perangkat penerima hanya memperhatikan besarnya arus, bukan interferensi mode umum.

Analogi: Sinyal tegangan ibarat "aliran air"—mudah dipengaruhi oleh pengaruh eksternal. Sinyal arus ibarat "volume air tetap"—sekalipun jalurnya sangat kompleks, volumenya tetap konstan.

Logika Diagnostik Teknisi Instrumen:

• Melihat 0mA → Segera simpulkan kabel putus, periksa sambungan kabel.
• Terdeteksi arus 3,5mA → Kerusakan internal pada pemancar, ganti.
• Melihat 21mA → Overrange, periksa pengaturan rentang atau kondisi proses.

• Mengirimkan sinyal 4-20mA
• Menyalakan pemancar

Tidak memerlukan kabel daya tambahan!

Contoh Proyek Pabrik: Dengan asumsi 1000 instrumen
Penghematan dua kabel: 1000 set terminal kabel, biaya tenaga kerja pemasangan kabel.
Total penghematan biaya: Dapat mencapai ratusan ribu dolar

Catu Daya (24VDC)
|
├─ [Resistor 250Ω] ──┬─ Ammeter (tampilan mA)
│ |
└────────────────────┴─ [Pemancar Dua Kabel]
|
Pengukuran Lapangan

• Fungsi: Mengubah besaran fisik menjadi arus 4-20mA
• Jenis: Transmiter tekanan, suhu, aliran, level, dll.
• Karakteristik Keluaran: Keluaran sumber arus konstan

Fungsi: Mengubah arus menjadi tegangan untuk konversi A/D.
Perhitungan: 20mA × 250Ω = 5V (tegangan input standar)

• Standar: 24VDC ±10%
• Jenis: Catu daya switching, catu daya linier
• Persyaratan: Output stabil, riak rendah, perlindungan terhadap korsleting.

• Spesifikasi: Kabel pasangan berpilin berpelindung (misalnya, RVVP 2×1.5)
• Lapisan Perisai: Terhubung ke ground di satu ujung (mencegah ground loop)

1. Lepaskan pemancar dari koneksi DCS.
2. Hubungkan kalibrator secara seri dengan loop.
3. Memiliki output kalibrator masing-masing 4mA, 12mA, 20mA.
4. Periksa apakah pembacaan DCS/PLC sesuai dengan benar.
5. Catat kesalahan, sesuaikan atau ganti sesuai kebutuhan.

• Pembangkit Sinyal: Mensimulasikan sinyal 4-20mA
• Multimeter: Mengukur arus aktual
• Meter Standar: Membandingkan akurasi

Proses Pemecahan Masalah:

1. Periksa indikator lokal
   • Indikator lokal menunjukkan pembacaan → Masalah pada transmisi sinyal atau DCS
   • Indikator lokal juga menunjukkan angka nol → Masalah pada instrumen lapangan
2. Dengan asumsi indikator lokal normal, ukur sinyal mA.
   • Gunakan multimeter untuk mengukur arus (mA) secara seri → Sinyal sebenarnya adalah 12mA → Masalah pada kartu DCS
   • Sinyal sebenarnya hanya 4mA → Masalah pada pemancar atau kabel
3. Pemeriksaan lebih lanjut
   • Periksa sambungan terminal → Ditemukan sambungan longgar
   • Setelah dikencangkan, kembali normal → Kerusakan teratasi

• Pemeriksaan stabilitas nilai sinyal
• Kekencangan sambungan terminal
• Pengukuran tegangan catu daya
• Kondisi lingkungan (suhu, kelembapan)

• Gunakan kabel dan konektor berkualitas tinggi.
• Pastikan pelindung dan pentanahan terpasang dengan benar.
• Kalibrasi rutin (1-2 kali per tahun)
• Buat catatan perawatan.

• Sinyal digital ditumpangkan pada sinyal analog 4-20mA
• Frekuensi: Modulasi FSK 1200Hz
• Keuntungan: Kompatibel dengan arus 4-20mA tradisional sekaligus mendukung komunikasi digital.

• Diagnostik jarak jauh
• Kalibrasi online
• Transmisi multivariabel
• Manajemen aset

FOUNDATION Fieldbus:

• Komunikasi dua arah yang sepenuhnya digital.
• Fungsi kontrol didistribusikan ke perangkat lapangan.
• Akurasi dan keandalan yang lebih tinggi

Profibus PA/DP:

• Standar fieldbus terbuka
• Banyak digunakan dalam industri pengolahan.

WirelessHART:

• Transmisi nirkabel
• Cocok untuk lokasi yang sulit dipasangi kabel.

Tetapi! 4-20mA tetap menjadi standar utama:
✓ Kompatibilitas yang sangat baik
✓ Teknologi yang matang
✓ Biaya rendah
✓ Perawatan sederhana

Latar belakang: Unit baru di kilang minyak dengan pemancar tekanan berjarak 1500 meter dari ruang kendali DCS, menggunakan transmisi sinyal 4-20mA.

Perhitungan Desain:

• Resistansi kabel: 1,5km × 40Ω/km × 2 = 120Ω
• Resistansi input DCS: 250Ω
• Resistansi beban total: 370Ω

Penurunan tegangan pada 20mA: 0,02A × 370Ω = 7,4V
Tegangan suplai yang dibutuhkan: 7,4V + 3V (pemancar) = 10,4V
Catu daya 24VDC yang dipilih: Margin yang cukup ✓

Pelaksanaan:

• Kabel berpelindung RVVP 2×1.5 terpilih
• Pelindung dihubungkan ke ground hanya di sisi DCS.
• Terminal lapangan kedap air dengan benar
• Berhasil dioperasikan pada percobaan pertama.

Latar belakang: Sebuah flow meter di ruang pompa menunjukkan fluktuasi pembacaan yang parah, sehingga tidak dapat digunakan untuk kontrol.

Diagnosis Kerusakan:

Gejala: Pembacaan aliran berfluktuasi dengan cepat dalam rentang ±10%

Penyelidikan:

1. Sinyal mA terukur dengan multimeter → Fluktuasi terkonfirmasi
2. Pemancar terputus, generator sinyal standar terhubung → Pembacaan DCS stabil
   → Kesimpulan: Masalah pada pemancar atau kondisi lapangan
3. Area yang diperiksa: Motor VFD besar berdekatan dengan pemancar.
   → Kesimpulan: Interferensi elektromagnetik

Larutan:

• Kabel sinyal dialihkan melalui saluran logam (pelindung magnetik)
• Pelindung yang diarde di kedua ujung (menghilangkan interferensi)
• Menambahkan filter ke catu daya pemancar.
• Jarak yang lebih lebar antara kabel sinyal dan kabel daya (>30cm)

Hasil: Pembacaan stabil dalam rentang ±0,5%.

• Pahami prinsip-prinsipnya: Mengetahui mengapa kita menggunakannya memungkinkan kita untuk menggunakannya dengan baik.
• Diagnosis kerusakan utama: Gangguan arus 4-20mA adalah yang paling umum terjadi dalam pekerjaan sehari-hari.
• Lakukan perawatan yang tepat: Kalibrasi rutin, pemeriksaan kabel, memastikan keandalan.
• Rangkul teknologi baru: HART dan pemancar pintar adalah evolusi dari 4-20mA.

Sinyal 4-20mA mungkin tampak sederhana, tetapi di dalamnya terkandung kearifan teknik yang mendalam. Menguasainya adalah pengetahuan mendasar bagi setiap teknisi instrumen.

• Panduan Pemilihan Transmiter Tekanan Rosemount 3051: Spesifikasi Teknis
• Pemancar Suhu Rosemount 3144P: Panduan Konfigurasi dan Pemecahan Masalah HART
• Panduan Pengkabelan dan Analisis Pemecahan Masalah Pemancar Suhu E+H iTEMP TMT72
• Panduan Migrasi Transmitter Zero: Penjelasan Migrasi Positif vs Negatif
• Emerson AMS Trex vs. Rosemount 475: Panduan Pemilihan dan Peningkatan yang Komprehensif

Menyediakan Solusi Instrumentasi Berkualitas

Xi'an Yunrui Trading Co., Ltd. memasok produk asli. Rosemount, Fisher, Dan Endress+Hauser Transmiter dan instrumentasi 4-20mA. Hubungi teknisi aplikasi kami untuk konsultasi teknis.

📧 sales@yunrui-controls.com | 📱 WhatsApp: 18710784030