圧力センサ (圧力変換器) の設置／使用方法

1．変換器出力と配線の方式
2．1つの 圧力センサ(圧力変換器)から複数の表示器や 記録計、PCなどへの配線の方法
3．複数の 圧力センサ(圧力変換器)から1つの表示器、 記録計やPCなどへの配線の方法
4．電圧入力型の計器でミリアンペア信号を使う方法
5．1つの電源で励起できる変換器の数を決める方法

これらの質問について以下に詳しく解答します。

図1：ミリボルト出力変換器の一般的配線例

OMEGAの 圧力センサ(圧力変換器)には大きく3種類の電気出力があります。ミリボルト(mV)、ボルト(V)、電流(mA) です。どの出力がどの用途に適しているかを知ることは、適切な変換器を選択する上で非常に重要です。
以下に mV、V および mA出力の変換器の長所と短所について説明します。
ミリボルト出力の 圧力センサ(圧力変換器)は主に研究室用途で使われます。ローコストで小型ですが安定化電源が必要です。ミリボルト出力は非常に小さい電圧であることを認識しておく必要があります。
短い配線距離での使用に限られ(6mが限界と考えられています)、近くの電気信号 (ほかの機器や高圧交流電線) などからの干渉に弱いのが短所です。標準的な配線方式を図1に示します。
増幅電圧出力を持つ 圧力センサ(圧力変換器)は、通常の工業用環境で、より高電圧のDC信号が必要なコンピュータのインターフェースに使われます。
シグナルコンディショナを内蔵しているため、mV出力の変換器に比較してコストが高く、サイズも大きくなります。増幅された電圧信号は中距離電送が可能で、浮遊電気などの干渉ノイズに対して強く、mVレベルの信号より優れています。標準的な配線の形態を図2に示します。


図2：電圧出力変換器の標準的配線(マイナス励起とマイナス信号は共通です)

電流出力 圧力センサは重工業の環境で使われ、プロセス制御では最も一般的な方式です。電流出力ができる 圧力センサはトランスミッタと呼ばれます。 圧力変換器と圧力トランスミッタの違いはよく受ける質問です。
圧力センサ(圧力変換器) はミリボルト出力、増幅電圧、電流出力を生み出しますが、トランスミッタは電流出力のみです。また、内蔵 シグナルコンディショナのため、トランスミッタはミリボルト出力の 圧力センサ(圧力変換器)より高コストでサイズも大きくなります。ミリボルトやボルト出力変換器と異なり、電流信号はあらゆる浮遊電気などの干渉ノイズに強く、工場では重用されています。また電流信号は長距離を伝送することができます。標準的な配線形式を図3に示します。

図3：電源出力変換器の一般的配線例


図4：複数計器4-20mA電源ループ（ パネルメータ、 チャートレコーダ、コンピュータなど）
最低必要電圧 = (0.20 Amps)(R _LINE + R _LOAD) + Vs 変換器

電流信号の大きな利点の一つは複数の計器を接続するシステム構築が簡単なことです。電気的干渉を受けないので計器から計器へと長距離伝送を使った複数計器システムが簡単にできます。例えば、材料試験センターでは管理下の多くの試験室での作業を集中監視する中央管理室を設けることができます。
ここで、
R _LINE = 配線抵抗
R _LOAD = 計器の合計抵抗
Vs _変換器 = 変換器への最低供給電圧
例えば、以下の条件を想定:
1． 圧力センサ(圧力変換器) (4～20mA)、 電源電圧は12～30 Vdc
2． パネルメータ入力インピーダンス: 10Ω
3．レコーダー入力インピーダンス: 25Ω
4．コンピュータ入力インピーダンス:200Ω
5．配線抵抗: 5Ω
最低必要電圧は(0.020)x(5+10+25+200)+12=16.8Vとなり、4～20mA 電流ループでは 24V電源が一般的な電源になります。ボルトやミリボルトの電圧信号の配線も可能ですが、電流ループシステムでは可能な校正やトラブルシューティングなどの利点がありません。

図5に示すように、ボルトまたはミリボルト信号は複数の計器に並列接続することができます。
この方法は、接続される計器側の入力インピーダンスが非常に高いことが前提となっています。そうでない場合には、代わりにアナログ出力を使うことができま す。