Mengapa 4-20mA?

By | 13 April 2014

Sebenarnya TeknisiInstrument-pun memiliki pertanyaan yang sama. Itu adalah pertanyaan klasik, yang TeknisiInstrument-pun belum pernah mendapatkan jawaban yang YA/TIDAK, dan jawaban yang selalu didapat tidak terlalu definitif, selalu memiliki alasan sendiri. Tapi akan dicoba mengutarakan apa yang pernah TeknisiInstrument dapat dari hasil mencari.

Image

Mengapa 4-20mA?


Pertama, karena ISA, melalui ISA-50.00.01-1975 (R2012) mengenai “Compatibility of Analog Signals for Electronic Industrial Process Instruments“, men-standard-kan sinyal untuk arus listrik sebesar 4-20mA. Pertanyaannya adalah, mengapa ISA memilih 4-20mA, tidak 5-21mA, atau 5-20mA, atau 5-25mA? Terdapat beberapa versi yang memberikan alasan dibalik itu semua, diantaranya:

  1. Untuk alasan safety, arus 20mA tidak akan menimbulkan percikan yang menghasilkan energi yang cukup untuk membakar sesuatu.
  2. Dipilih 4mA untuk zero-nya, hal ini menganut sistem live-zero, atau non-zero lower limit. Hal ini dimaksudkan untuk mendeteksi apakah peralatan instrument failure atau tidak, jika sinyal yang diterima oleh receiver (misalnya dari transmitter ke controller/DCS) lebih kecil dari 4mA, maka controller/DCS akan mengidentifikasi bahwa transmitter tersebut failure, atau tidak terkalibrasi dengan baik, atau bahkan transmitternya rusak. Untuk beberapa transmitter, biasanya meng-clamp sinyal di 3,8mA jika transmitter rusak.
  3. Dari nomor 1 dan 2 di atas, kita mendapatkan rentang sinyal 4-20mA (span 16mA), sehingga kita (controller/DCS) bisa mendefinisikan, jika sinyal yang diterima keluar dari rentang tersebut, maka transmitter-nya rusak atau bermasalah.
  4. Dulu (konon) sinyal yang digunakan adalah 10-50mA, hal ini dikarenakan pada waktu itu, komponen utama dari peralatan elektronik untuk instrument kebanyakan menggunakan media elektromagnetik, dengan menggunakan koil. (mungkin ingat P/I converter jaman dulu) arus 50mA diperlukan agar komponen elektromagnetik memiliki eksitasi yang cukup untuk bekerja. Tapi sejalan dengan perkembangan elektronika, yang pada jaman ini sudah hampir menggunakan komponen elektronika sepenuhnya, sehingga tidak memerlukan arus sebanyak itu (50mA) agar komponen elektronika bisa bekerja dengan baik. Kebanyakan peralatan instrumentasi elektronik menggunakan tegangan TTL (1-5Vdc) sebagai tegangan yang diolah sebagai sinyal, dan kebanyakan memiliki impedansi antara 250-680ohm, sehingga sinyal 4-20mA cukup untuk bisa ditransmisikan melalui media kabel dengan impedansi total (plus impedansi transmitter) sebesar 250-680 ohm.
  5. Ada pendapat yang mengatakan bahwa 20mA merupakan sinyal yang dipakai pada mesin tik jarak jauh (teletypewriter) jaman dulu (ada juga yang menggunakan 60-an mA), teknologi teletypewriter ini juga digunakan sebagai teknologi remote telemetry (pengukuran jarak jauh) pada jamannya, yang kemudian diadopsi sebagai sinyal standard dunia industri (instrumentasi).
  6. dan (mungkin) masih banyak alasan lain, silakan gali google 🙂

Ada yang berpendapat mengenai 4-20mA, pendapatnya simple, seperti ini: “Take it as a given” hehehe… Menurut TeknisiInstrument, ada benarnya juga, karena tidak ada yang bisa memberikan alasan yang pasti hitam/putih. Jadi ya… terima saja hehehe…

Itu hanya pendapat yang berupa rangkuman dari hasil pencarian informasi tersebut beberapa tahun yang lalu, sangat mungkin salah, dan bisa saja akan menjadi bahan perdebatan, yang mudah-mudahan perdebatan yang membawa manfaat, aamiin.

8 thoughts on “Mengapa 4-20mA?

  1. Hanifah

    Assalamu’alaikum.. Maaf ingin bertanya, kalau buat input transmitter yang 24 v DC itu kenapa ya? pernah denger dari anak ITB, katanya itu karna IC nya, ada yang perlu 24v ada juga yang 12 V.. nahh apakah itu benar? dan apa bedanya? masih bingung, tolong dijawab ya akang akang dan teteh teteh yang tau hehe
    Salam,
    Kontrol Proses 38th SMKN1CIMAHI

    Reply
    1. TeknisiInstrument Post author

      Wa ‘alaikum salam wrwb.
      Teh/Kang Hanifah,
      Menurut TeknisiInstrument, itu kasusnya mirip dengan “mengapa tegangan listrik jala-jala dari PLN 220V”.
      Beberapa transmitter memiliki rentang tegangan catu yang cukup lebar, misalnya 10VDC sampai 50VDC. Pada transmitter dengan sinyal arus (4-20mA), tegangan 24VDC (atau pada rentang 10-50VDC) sudah cukup untuk mencatu/mensupply transmitter. Transmitter sekarang umumnya sudah digital, sebagaimana kita tahu, level tegangan digital adalah 5VDC, dan di dalam transmitter tersebut pastinya sudah ada regulator yang menjaga level tegangan agar tetap berada pada tegangan 5VDC.

      Semoga membantu,
      Salam,
      TeknisiInstrument

      Reply
  2. Agus

    Kabel transmitter dari lapangan ke controller di CCR jaraknya jauh apa sinyal tidak loss ya ??
    Saya mau buat penerangan rumah panel surya dengan tegangan DC katanya gak efisien bagusan pakai AC..
    Padahal instrumentasi pabrik transmisinya pakai DC sinyal baik2 saja

    Reply
    1. teknisiinstrument Post author

      Pak Agus,
      Salam kenal 🙂
      Ada perbedaan antara instrumentasi di pabrik yang umumnya mengguakan sinyal arus listrik (4-20mA) sebagai sinyal yang ditransmisikan dibandingkan dengan transmisi daya dari solar cell ke beban.
      Pada transmisi sinyal arus 4-20mA, karena yang dikirim adalah arus, panjang kabel tidak terlalu masalah, selama power supply masih mampu mencatu impedansi kabel plus beban lainnya pada loop. Umumnya, tegangan catu sistem instrumentasi minimum sekitar 10VDC, sedangkan nilai power supply idealnya umumnya sekira 24VDC. Jadi selama tegangan sumber masih bisa mencatu transmitter, sinyal arus 4-20mA tidak akan terpengaruh.
      Sedangkan pada kasus pengiriman daya dari solar cell ke beban, panjang kabel sangat pengaruh, karena panjang kabel akan berbanding lurus dengan resistansinya, dan kabel akan menjadi beban dari solar cell, sehingga akan terjadi drop voltage (tegangan jatuh) di sepanjang kabel, jadi tegangan yang diterima di sisi beban, akan lebih kecildari tegangan yang dibangkitkan pada solar cell. Jika kabelnya sangat panjang, maka tegangan jatuh di sepanjang kabel akan semakin besar juga.

      Salam,
      TeknisiInstrument

      Reply
  3. Ramdhan

    Salam Kenal kang,
    saya ingin bertanya, dalam kasus yang saya hadapi yaitu instalasai kabel untuk MOV. yang jadi pertanyaan apakah kabel power dan kabel sinyal 4-20mA boleh berdekatan misal satu tray atau satu konduit?
    atau adakah pertimbangan lain mengenai aturan pulling kabelnya (mohon info referensinya) ?
    atau apakah kabel power dan sinyal instrument harus selalu di pisah?
    terima kasih

    Reply
    1. teknisiinstrument Post author

      Kang Ramdhan,
      Salam kenal kembali.
      Best practice-nya, kable power dan kabel sinyal menggunakan tray yang terpisah. Kalaupun digabung, perlu ada separator/divider. Hal ini untuk menghindari interferensi/noise yang mungkin timbul dari kabel power.

      Menurut NEC Section 318-5(e), kabel power di bawah 600V boleh dipasang pada tray yang sama dengan kabel sinyal, tapi perlu dipasang separator atau divider.
      Tapi kita juga harus mempertimbangkan konstruksi, jenis dan sepesifikasi kabel masing-masing, apakah digunakan untuk kabel instrumentasi, kabel komunikasi, kabel dengan sinyal IS dan lain-lain.

      Berkenaan dengan MOV, coba dilihat di manual book-nya, apakah kabel sinyal-nya boleh digabung dalam satu tray/conduit dengan kabel power-nya?

      Mohon maaf jika tidak menjnawab pertanyaannya.

      Salam,
      TeknisiInstrument

      Reply

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

*