Đo dòng điện qua Test Connection của Transmitter – Sai lầm thường gặp

Nếu phải tóm gọn nội dung bài viết này trong một câu, đó sẽ là: “Sử dụng mA meter có internal impedance quá cao để đo dòng điện qua test connection của transmitter sẽ cho kết quả sai lệch!”

Gần đây, tôi thấy nhiều người mắc phải sai lầm này, vì vậy tôi quyết định viết bài này để giúp các bạn tránh mắc lỗi tương tự. Bài viết này giải thích nguyên lý hoạt động và cách tránh sai số khi đo dòng loop qua test connection.

Test Connection trên Transmitter là gì?

Nhiều process transmitter, đặc biệt là pressure transmitter, có một “test connection” trên bảng kết nối, thường được đánh dấu “TEST” và nằm cạnh các kết nối mA loop thông thường.

Mục đích của test connection là cho phép đo dòng loop (loop current) đi qua transmitter một cách dễ dàng, mà không cần ngắt dây hoặc phá vỡ current loop. Bạn chỉ cần kết nối mA meter vào cổng TEST và đọc dòng điện. Khi rời mA meter ra, dòng điện lại chạy qua internal diode bên trong test connection, không làm gián đoạn loop.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Bên trong transmitter có một diode kết nối giữa hai cực test. Một đầu diode nối với một trong các cực “loop”, đầu kia nối với cực test. Diode chỉ cho dòng DC chạy theo một chiều, và cần điện áp ngưỡng (threshold voltage) khoảng 0,6V đối với silicon diode mới bắt đầu dẫn.

Trong hoạt động bình thường, loop supply tác động đủ điện áp để diode mở hoàn toàn, toàn bộ loop current chạy qua diode. Khi bạn kết nối mA meter song song với diode, lý tưởng là toàn bộ dòng điện sẽ chạy qua mA meter.

Sai lầm thường gặp

Vấn đề nằm ở internal impedance của mA meter. Các mA meter có một shunt resistor bên trong (thường vài ohm) để đo dòng điện dựa trên voltage drop theo định luật Ohm: I = U/R. Nếu internal impedance quá cao (ví dụ 50 ohm), voltage drop ở mức 20 mA sẽ là 1V – vượt ngưỡng 0,6V, khiến diode mở trở lại và dòng điện bị chia sẻ.

Một số mA meter có impedance khoảng 30 ohm sẽ hoạt động tốt ở dòng thấp, nhưng khi gần 20 mA, voltage drop tiến gần 0,6V và diode bắt đầu rò rỉ (leakage current), gây sai số khó phát hiện. Bạn có thể không hề nhận ra kết quả đo của mình đang sai.

Kết quả kiểm tra thực tế

Kiểm tra thực tế trên một pressure transmitter phổ biến cho thấy:

• Để sai số dưới 0,01%: impedance cần dưới 13,75 ohm (voltage drop dưới 275 mV)
• Để sai số dưới 0,05%: impedance dưới 18,75 ohm (voltage drop dưới 375 mV)
• Ở 400 mV (tương đương 20 ohm), leakage current bắt đầu tăng nhanh
• Ở 500 mV (25 ohm), leakage current là 0,2 mA – sai số trên 1% khi đo 20 mA

Kết luận và khuyến nghị

Nguyên tắc quan trọng: Chừng nào mA meter của bạn có internal impedance dưới 15 ohm, bạn có thể an tâm sử dụng test connection. Nếu impedance từ 25 ohm trở lên, sai số đo có thể trên 1%.

Hãy kiểm tra impedance của mA meter trước khi sử dụng test connection. Nếu không biết impedance của thiết bị, tốt nhất nên tránh dùng test connection để đo dòng điện, hoặc sử dụng calibrator chuyên dụng có impedance thấp.

Nguồn: Beamex Blog – Heikki Laurila