Екранування датчика 4-20мА: з якого боку заземлювати, дистанція 15 см

Куди заводити струмовий сигнал 4-20 мА

Датчик тиску або витрати в насосній автоматиці майже завжди дає струмовий сигнал 4-20 мА. На Veichi його заводять на аналоговий вхід, який уміє працювати в струмовому режимі:

На AC310 струмовий/напруговий режим входу перемикається DIP-перемикачем — переконайтесь, що для 4-20 мА обрано саме струмовий режим, інакше сигнал «не побачиться». Базове налаштування датчика й PID — у статті про підключення датчика 4-20 мА.

Чому екран — це не формальність

Струмова петля 4-20 мА сама по собі стійкіша за напругову, але в шафі з частотником поруч проходять силові кабелі з різкими фронтами ШІМ. Вони наводять перешкоди на сигнальні дроти, і замість стабільного тиску ви бачите «стрибки» уставки, плавання обертів і періодичні помилки. Тому кабель датчика — обов'язково екранований.

Чому саме струмовий сигнал віддають перевагу для відстані? Бо в струмовій петлі корисною є величина струму, а не напруги, і падіння на опорі довгого дроту їй не страшне — приймач (вхід AI2/AS із внутрішнім опором по струму близько 500 Ом) «бачить» ті самі 4-20 мА незалежно від довжини лінії. Напругова петля 0-10 В на довгому кабелі просіла б. Але навіть струмову петлю можна зіпсувати наводкою, якщо знехтувати екраном.

З якого боку заземлювати екран

Головне правило: екран заземлюють тільки з одного боку — на стороні частотника. Якщо заземлити з обох кінців, між двома точками заземлення з'явиться різниця потенціалів і по екрану потече зрівнювальний струм — той самий контур, від якого ми тікаємо. Один кінець екрана на PE з боку ПЧ, другий — ізольований.

Чому саме з боку ПЧ, а не з боку датчика? Бо частотник — це джерело завад, і саме до його PE ми хочемо «злити» наведений на екран струм найкоротшим шляхом. Якщо ж заземлити з боку датчика, наведення піде через корпус датчика й вимірювальне коло — туди, куди найменше треба. Тому одна точка, і вона на частотнику.

Рознесення з силовими трасами

Сигнальний кабель не можна вести в одному джгуті з силовими. За нашою практикою силові й сигнальні траси розносять (орієнтир — близько 15 см) або, де перетин неминучий, ведуть їх перпендикулярно. Це різко зменшує наводки на струмову петлю.

Сигнальний кабель датчика — окремо від кабелю двигуна й мережі.

Перетин траси — під 90°, а не паралельно.

Екран — з одного боку на PE частотника.

Помилка E.PiD: що перевіряти першим

Якщо привод видає E.PiD, у переважній більшості випадків проблема в колі датчика, а не в самому частотнику. Алгоритм перевірки:

• Чи приходить струм у діапазоні 4-20 мА на AI2 (AS)?
• Чи обрано струмовий режим входу (DIP на AC310)?
• Чи цілий екран і чи заземлений він з одного боку?
• Чи рознесені сигнальний і силовий кабелі?
• Чи правильна полярність підключення датчика?

Такий підхід типовий для насосних застосувань — більше готових рішень у категорії частотників для насосів. А загальну карту правильного монтажу при заміні приводу дивіться в опорній статті.

Налаштування входу під 4-20 мА

Сам кабель — лише половина справи. Щоб привод коректно «читав» датчик, вхід треба підготувати:

Режим входу. На AC310 перемкніть DIP відповідного входу (AI1/AI2) у струмовий режим — інакше частотник чекатиме напругу 0-10 В і сигнал датчика «не побачить».

Масштаб сигналу. Зіставте 4 мА з мінімумом уставки, а 20 мА — з максимумом. Якщо потрібна інверсія (більший тиск → менша частота для підтримки сталого тиску в PID), її задають у відповідній групі параметрів.

Перевірка. У режимі моніторингу подивіться, чи зростає показ входу плавно від 4 до 20 мА при зміні тиску. Стрибки — ознака наводки чи поганого контакту.

Покрокове налаштування датчика й PID-контуру винесене в окрему статтю про підключення датчика 4-20 мА — там і про полярність, і про інверсію характеристики.

Часті питання

Чому не можна заземлити екран з обох боків?

Бо між двома точками заземлення є різниця потенціалів, і по екрану потече зрівнювальний струм — він сам стане джерелом завад. Заземлення з одного боку (на ПЧ) розриває цей контур.

Датчик показує тиск стрибками — у чому причина?

Найчастіше — наводки: кабель неекранований, екран заземлений з двох боків або сигнальна траса йде поряд із силовою. Перевірте екран і рознесіть кабелі.

Оберти ростуть разом із тиском замість того, щоб падати — це теж екран?

Ні, це вже логіка зворотного зв'язку: позитивний зв'язок замість негативного. Перевірте полярність підключення датчика, а в налаштуваннях — відповідність характеристики (де «менше тиску» = «більше частоти»). Екран тут ні до чого, але перевірити його варто паралельно.

Чи можна вести сигнальний кабель у тому ж лотку, що й силовий?

Небажано. Якщо іншого шляху немає — рознесіть їх у межах лотка якнайдалі й уникайте довгих паралельних ділянок; перетин робіть під прямим кутом.