計測機器

【圧力センサー】4-20mA信号を1-5Vで入力する方法

工場の保全の仕事をしていると、ある場所に圧力センサーを設置して1ヵ月のトレンドグラフを作りたい何てことがありますよね。

原因不明のトラブルでもデータを取得してトレンドグラフにすれば、原因を解明できることが多いです。

そこで、今回は次のような条件で圧力センサーの信号をデータロガーに取り込む方法について記載したいと思います。

  • 圧力センサーのレンジは0~1000kPaG
  • 必要な電源はDC24V
  • 出力信号は4-20mA
  • 入力信号は1-5V
  • 近くにAC100V電源がある

少し限定された条件ですが、同様の場合は多いのではないでしょうか?

1. 圧力センサーの4-20mA信号を1-5Vで入力する方法

このような条件で圧力センサーから取得するためには次のような条件を満たすことが必要です。

  • データロガーに電源をつなぐ
  • AC100V電源をDC24Vに変換する
  • 出力信号をシャント抵抗で1-5Vに変換する

この時、回路は次のようになります。

AC100V電源は延長ケーブルで制御盤やコンセントから引っ張ってきます。

AC100VからDC24Vに変換するためには変圧器パワーサプライが必要になります。

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圧力センサーは圧力によって抵抗が変化する素子なので、電流を出力できるように電源を接続してやります。

抵抗値が変化することで4-20mAが出力される仕組みはオームの法則を考えると分かります。

オームの法則

$$V=RI$$

V:電圧、R:抵抗、I:電流

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圧力センサーからは測定できるレンジによって4-20mAの電流が出力されます。

今回の場合は0-1000kPaGなので4mA:0kPaG、20mA:1000kPaGになります。

データロガーでは、レンジを設定して圧力表示をしてくれる高精度なものもあれば、1-5V電圧に変換させないといけない簡易なものもあります。

1-5Vに変換させる場合は250Ωのシャント抵抗を入れてやれば4mAを1V、20mAを5Vに変換することができます。

接続が終われば、データロガーの操作方法に従って測定スパンを設定して、記録をスタートさせればデータ入力が開始されます。

今回の場合では1-5Vの電圧入力なので1Vが0kPaG、5Vが1000kPaGになります。

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2. まとめ

4-20mA信号を出力する圧力センサーの信号を取るためには

  • 電源
  • 変圧器
  • 250Ωシャント抵抗

などが必要になります。

現場でデータログを行う場合に参考にして頂ければ幸いです。

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