センサーから調節計への信号は4-20mAが使われることが一般的です。ただ、調節計のタイプによれば4-20mAの電流入力ではなく1-5Vの電圧入力を求められることもあります。
今回は、電流信号を電圧信号に変換するためにはどうすればいいのか、そもそも電流信号と電圧信号はどう使い分ければいいのかについて書いてみたいと思います。
1. 電流信号を電圧信号に変換する方法
4-20mAの電流信号を1-5Vの電圧信号に変換する方法は、回路内に250Ωの抵抗を入れるだけです。学生時代によく使ったオームの法則の式を考えると変換できる理由が分かります。
$$V=R×I$$
V：電圧[V]
R：抵抗[Ω]
I：電流[A]
ここでRに250Ω、電流に0.004A（4mA）を入れると電圧は1V、0.02A（20mA）を入れると電圧は5Vになります。
抵抗を入れるだけで電流入力は電圧に変換できるので本質的には同じ意味を示す信号という事になります。では、電流信号と電圧信号の違いは何でしょうか？
それぞれの信号の特徴を見てみます。
2. 電流信号の特徴
電流信号の特徴は次のようになります。
- 電線が長くても減衰しない
- 負荷を接続できる数が少ない
- テスターで測定しにくい
電流は水の流量と同じで距離が長くなっても減衰することがありません。100L/minの水を流しているのに配管が長くなると出てくる量が減るってことはありませんよね？電流信号の場合は数百mという長い距離になっても減衰しにくいので長距離でやり取りをする場合には非常に便利です。
また、電流信号で入力する場合は性質上、負荷も3個程度に限定されてしまいます。テスターで電流を測定する場合も抵抗をかませたりしないといけないので電圧信号に比べて不便です。
電流を簡単に測定するには挟むだけでOKなクランプテスターがおすすめです。
日置電機(Hioki Electric) 2016-02-15
3. 電圧信号の特徴
電圧信号の特徴も上げてみます。
- 電線が長いと減衰する
- 負荷を接続できる数が多い
- テスターで測定しやすい
電圧信号の場合は、圧力と同じで距離が長くなると減衰していきます。電圧信号で減衰しない距離は2~3m程度なので、制御盤ない程度の距離が限界です。
また、電圧の場合は回路上並列で負荷を設置できるので、電流信号の場合よりも負荷の数を増やすことができます。テスターで測定する場合も、測定したい２点にプラスとマイナスを当てるだけで測定できるので非常に楽です。
電圧測定のみのテスターは電流測定付きのものよりも安価で購入することができます。
4. まとめ
- 電流信号は距離が長くても減衰しないけど電圧信号は減衰する
- 電流信号は接続できる負荷が少なく、電圧信号は多い
- 電流信号より電圧信号のほうがテスターで測定しやすい
電流信号と電圧信号はどっちがいいかは時と場合によって変わります。それぞれの利点を理解しながら使い分けていきましょう！
2020/4/23
【制御盤】UPSって何？無停電電源装置の役割とは？
生産用の制御システムを考えるときに、「停電が起きたらどうしよう？」という懸念がある装置があります。 突発的に止まることで、重要データを維持したい、製品や装置に対して安全な状態で停止したいなどの場合、UPSの導入を検討してください。 今回は、制御盤内に設置するUPSとは何かについて解説したいと思います。 チャンネル登録はこちら 目次UPSとはUPSの役割突発的な電圧低下による装置停止対策生産データの保守 UPSの種類常時インバータ給電方式ラインインタラクティブ方式常時商用給電方式まとめ UPSとは UPSは ...
ReadMore
2020/4/11
【制御盤】制御盤電気配線における、内線と外線の違いとは？
現場で使う機器のコントロールを担う制御盤。 よく見ると外から接続される配線群があり、制御盤内を開けると無数の配線があるのが確認できます。これらの配線にはどんな役割や基準があるのでしょうか。 今回は、制御盤の内線と外線の違いについて詳しく解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 チャンネル登録はこちら 目次制御盤の内線とは制御盤の外線とは内線・外線を分ける理由まとめ 制御盤の内線とは 制御盤の中にはスイッチ、リレー、マグネットコンダクターな ...
ReadMore
2020/5/17
【制御盤】アイソレータって何？役割、用途を解説
電気、制御系の業務をしていると「アイソレータ」という言葉を聞くことがないでしょうか。 今回はアイソレータとは何かについて、基礎的な部分の解説をしていきます。 チャンネル登録はこちら 目次アイソレータの役割アイソレータの原理アイソレータの用途絶縁ノイズ除去回り込み防止まとめ アイソレータの役割 英語でisolateというと「分離する、絶縁する」といった意味があります。 計装関係におけるアイソレータは信号線間の直流を遮断し、絶縁する部品のことを指します。 アイソレータは単一方向の信号を伝送しますが、逆向きの信 ...
ReadMore
2020/2/27
【制御盤】今さら聞けないリニアライザの目的とは？
制御盤を開けると中に入っている「リニアライザ」。他の配線スペースを広く取るために多くの場合、縦長の物が多いかと思います。 これがどんな役割を果たしているかご存知ですか？あまり基礎的な部分に触れたサイトがなかったので、リニアライザについてまとめてみました。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 チャンネル登録はこちら 目次リニアライザとはリニアライザの使用例まとめ リニアライザとは リニアとは直線という意味の言葉です。（リニアモーターカーは、モーターを帯状に並べ、 ...
ReadMore
2020/7/30
【制御盤】リレーシーケンスとPLCの違い、使い分けは？
制御盤を使って工場の設備を運転する場合の制御方式として、大きく分けてリレーシーケンスとPLC制御があります。 最近では制御機構も複雑化してきたことからPLCが使用される場合が多いですが、場合によってはリレーシーケンスの方がコストが安く抑えられる場合もあります。 今回は、リレーシーケンスとPLC制御の使い分けについてメリットデメリットをまとめてみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 チャンネル登録はこちら 目次リレーシーケンスとはPLC制御とはリ ...
ReadMore
エネ管.com
