เรียบเรียงโดย : ฝ่ายขายสำนักงานใหญ่

สวัสดีครับทุก ๆคนวันนี้ผมจะพามารู้จักกับสัญญาณ 4 - 20mA สัญญาณ 4 - 20mA (อังกฤษ: 4 - 20mA Signal) คือสัญญาณกระแสไฟที่ถูกใช้เป็นมาตรฐานสำหรับส่งสัญญาณของเครื่องมือวัดในอุตสาหกรรมซึ่งเป็นที่นิยมและแพร่หลายในปัจจุบัน โดยสัญญาณ 4 - 20mA ได้ถือกำเนิดขึ้นในช่วงยุคปี ค.ศ. 1950 (พ.ศ. 2493) หลังจากการประสบความสำเร็จอย่างมากของ มาตรฐานสัญญาณควบคุมนิวเมติก 3 - 15 psi ต่อมาเมื่ออิเล็กทรอนิกส์กลายเป็นของราคาถูกและน่าเชื่อถือเพียงพอ จึงเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปจนมาถึงศตวรรตที่ 21 ทำให้สัญญาณ 4 - 20mA เป็นที่นิยมสำหรับการส่งข้อมูลของเครื่องมือวัดในอุตสาหกรรม

หลักการทำงาน 4 - 20mA
การทำงานของสัญญาณจะถูกส่งเป็นแบบ Linear เครื่องมือวัดที่มีช่วงการวัด 0 - 100 % ที่ 0 % เครื่องมือวัดจะส่งสัญญาณออกไป 4 mA และที่ 100 % เครื่องมือวัดจะส่งสัญญาณออกไป 20 mA

ทำไมต้องสัญาณาณ 4 - 20mA
ทำไมต้องเป็น 4 - 20mA ทำไมไม่เป็น 0 - 20 mA สาเหตุที่ต้องเริ่มต้นจาก 4 mA ก็เพราะถ้าเราเริ่มจาก 0 mA จะทำให้เราไม่ทราบว่าตอนนี้เครื่องวัดเราเสียหายหรือว่าอยู่ในสถานะ 0% แต่ถ้าเราใช้ 4 - 20mA เราจะแยกแยะ ได้ทันทีว่าเครื่องมือวัดตัวนี้เสียหายหรืออยู่ในสถานะ 0% ถ้าวัดสัญญาณ Output ได้ 0 mA เท่ากับเสียหาย แต่ถ้าวัดสัญญาณ Output ได้ 4 mA เครื่องมือวัดยังใช้งานได้อยู่

ข้อดีของสัญญาณ 4 - 20mA
1. สามารถส่งสัญญาณได้ไกลถึง 1 km. (ขึ้นอยู่กับความต้านทานของสายไฟและโหลดของตัวรับสัญญาณ)
2. สัญญาณถูกรบกวนได้ยากมาก เนื่องจากเป็นสัญญาณกระแสไฟไม่ใช่แรงดันไฟ สัญญาณรบกวนจะเป็นสัญญาณแรงดันไฟซึ่งจะรบกวนเฉพาะแรงดันไฟ
3. ประหยัดงบประมาณในการเดินสาย เนื่องจากสัญญาณ 4 - 20mA สามารถส่งทั้งสัญญาณและไฟเลี้ยงเครื่องมือวัดไปด้วยกันโดยใช้สายไฟเพียงแค่ 2 เส้น ซึ่งปกติจะต้องใช้สายไฟถึง 4 เส้น (ไฟเลี้ยง 2 เส้น และสัญญาณ 2 เส้น)

ข้อเสียของสัญญาณ 4 - 20mA
1. ใช้กับตัวรับสัญญาณได้เพียงแค่ตัวเดียว เนื่องจากข้อจำกัดในด้านโหลดของตัวรับเมื่อใช้ตัวรับหลาย ๆ ตัวจะทำให้สัญญาณ 4 - 20mA ลดลงจนมีผลต่อความแม่นยำของข้อมูล
2. ความยากในการใช้งานของผู้ใช้ระดับล่าง เนื่องจากสัญญาณชนิดนี้มีการต่อที่ไม่เหมือนสัญญาณแรงดันไฟซึ่งเป็นที่เคยชินของผู้ใช้ทั่ว ๆไป บางครั้งจึงอาจทำให้ผู้ใช้บางท่านรู้สึกว่าใช้ยากนั่นเอง

การเชื่อมต่อสัญญาณ 4 - 20 mA นั้นจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ลักษณะใหญ่ ๆ
การต่อสัญญาณ 4 - 20mA แบบ 2 - wire
การต่อลักษณะนี้ถูกออกแบบมาเพื่อลดต้นทุนของการเดินสายไฟโดยสามารถส่งทั้งสัญญาณ Output และไฟเลี้ยง
เครื่องมือวัดไปด้วยกันโดยใช้สายไฟเพียงแค่ 2 เส้น ซึ่งจะเป็นลักษณะการต่อที่ผู้ใช้ทั่วไปไม่เคยชิน ตัวอย่างการต่อแบบ 2 - wire

การต่อสัญญาณ 4 - 20mA แบบ 3 - wire
การต่อลักษณะนี้เป็นการต่อโดยใช้สาย Ground ร่วมกันระหว่างไฟเลี้ยงและสัญญาณ Output โดยจะใช้สายไฟในการต่อ 3 เส้น

การต่อสัญญาณ 4 - 20mA แบบ 4 - wire
การต่อลักษณะนี้จะเป็นการต่อที่ผู้ใช้ทั่วไปคุ้นเคยและง่ายที่สุด เพราะสัญญาณ Output และไฟเลี้ยงจะถูกแยกออกจากกันอย่างชัดเจนตามภาพตัวอย่างด้านล่าง ถึงจะเป็นการต่อที่ง่ายก็จริงแต่ก็ทำให้เราต้องเพิ่มงบประมาณในการซื้อสายไฟมากขึ้นเพราะต้องใช้สายไฟถึง 4 เส้น แต่ถึงกระนั้นการต่อแบบนี้ก็ยังเป็นที่นิยมอยู่ในเมืองไทย เพราะจะเกิดความผิดพลาดในการเชื่อมต่อได้น้อยที่สุดนั่นเอง หากสงสัยประการใด สอบถามทาง TIC พร้อมให้คำแนะนำปรึกษาฟรีครับ

ขอบคุณขอบคุณข้อมูลจาก https://www.omi.co.th/th/article/สัญญาณ-4-20ma