In de industriële automatisering komen we vaak verschillende begrippen tegen, zoals digitale grootheden (schakelgrootheden) en analoge grootheden. In de praktijk kunnen deze begrippen echter gemakkelijk door elkaar worden gehaald. Welke signalen zijn bij het meten van temperatuur, vochtigheid, druk, debiet enzovoort digitaal en welke zijn analoog? We hoeven alleen maar de definities van deze twee signalen te kennen om ze van elkaar te kunnen onderscheiden.
digitale hoeveelheid
Digitale grootheden zijn een soort fysische grootheden, en hun veranderingen verlopen niet continu in de tijd. Ze vinden altijd plaats in een reeks afzonderlijke momenten. Dit type fysische grootheid wordt een digitale grootheid genoemd, dat wil zeggen een discrete grootheid, waarmee een grootheid wordt bedoeld die in afzonderlijke waarden is verdeeld en geen tussenwaarden kent. Alleen de grootheid 01 verandert niet; dit is de schakelgrootheid.
Analoge grootheid
Een analoge grootheid is een grootheid van een variabele die binnen een bepaald bereik continu verandert, dat wil zeggen dat deze elke waarde (binnen het waardebereik) binnen een bepaald bereik (definitiegebied) kan aannemen. Digitale grootheden zijn discrete grootheden, geen continu veranderende grootheden. Ze kunnen slechts enkele discrete waarden aannemen. Een binaire digitale variabele kan bijvoorbeeld slechts twee waarden aannemen.
Nu we de definitie begrijpen, kunnen we snel vaststellen dat temperatuur, vochtigheid, druk en debiet allemaal analoge signalen zijn, terwijl ‘normaal open’ en ‘normaal gesloten’ digitale signalen zijn.
We hebben vastgesteld dat in de praktijk, in de industrie of de industriële besturingstechniek, gangbare standaard elektrische signalen 4-20 mA, 0-10 V, 0-5 V enz. zijn, maar dat het meest gangbaar is om 4-20 mA-stroomsignalen te gebruiken voor het doorgeven van analoge grootheden. Waarom is dat zo?
1. Op bouwplaatsen is de elektromagnetische storing doorgaans zeer ernstig, en spanningssignalen zijn gevoeliger voor elektromagnetische storing ter plaatse dan stroomsignalen. Om de storing te verminderen en de overdracht nauwkeuriger te maken, wordt gebruikgemaakt van stroomsignalen.
2. Er is gekozen voor een minimumstroom van 4 mA omdat het zendercircuit niet kan functioneren zonder statische bedrijfsstroom. De signaalstartstroom van 4 mA DC is de statische bedrijfsstroom van de zender. Tegelijkertijd is het elektrische nulpunt van het instrument 4 mA DC, wat niet samenvalt met het mechanische nulpunt. Dit “actieve nulpunt” is nuttig voor het opsporen van storingen, zoals stroomuitval en onderbrekingen in de stroomtoevoer.
3. De keuze voor een maximale stroomsterkte van 20 mA is gebaseerd op overwegingen met betrekking tot veiligheid, bruikbaarheid, stroomverbruik en kosten. Veiligheidsvonkmeters kunnen alleen werken met lage spanning en lage stroomsterkte. De potentiële energie van de vonk die wordt veroorzaakt door het aan-uit-stroomsignaal van 20 mA is onvoldoende om een explosie van brandbaar gas te ontketenen.
4. Wanneer de afstand tussen de locatie en de controlekamer groot is en de weerstand van de verbindingskabel hoog is, zal er bij gebruik van een spanningssignaal voor overdracht op afstand een grotere fout optreden als gevolg van de spanningsverdeling tussen de kabelweerstand en de ingangsweerstand van het ontvangende instrument. Het signaal wordt op afstand verzonden. Zolang er geen aftakkingen in de transmissielus zijn, zal de stroom in de lus niet veranderen met de lengte van de kabel, waardoor de nauwkeurigheid van de transmissie wordt gewaarborgd.
