센서 전원 전압 강하 계산기의 원리
근접 스위치, 전압 출력 압력 센서, 유량계, IO-Link 기기 같은 3선식·4선식 센서는 케이블 안의 심선 한 쌍으로 전원을 받습니다. 센서 전류는 두 심선 모두에서 전압을 떨어뜨리고, 센서에 닿는 것은 전원에서 그 강하분을 뺀 전압입니다. 최저 전원 전압보다 낮아진 센서는 실온에서는 동작해도 추울 때나 출력이 바뀔 때 문제를 일으킬 수 있습니다.
이 계산기는 센서에서의 전압, 최저 전압 대비 여유, 아직 쓸 수 있는 최대 케이블 길이와 최소 단면적, 케이블 손실, 그리고 공통 0 V 선 때문에 생기는 전압 출력의 어긋남을 구합니다.
센서에서의 전압
강하는 I × 2 × ρ × L / A이며, 구리는 20 °C에서 0.0172 Ω·mm²/m이고 K당 0.393 % 늘어납니다. 0.5 mm² 케이블 200 m에서 50 mA를 쓰는 센서에는 24 V 전원보다 0.69 V 낮은 전압이 닿습니다. 최저 전원 전압은 데이터시트에 있습니다. 전원의 허용차(24 V 시스템에서는 보통 ±10 %)와 돌입 전류만큼 여유를 두세요.
출력이 동작할 때의 센서 전류를 입력하세요. 같은 케이블로 부하를 구동하는 스위칭 출력은 그 부하 전류가 강하에 더해집니다.
공통 0 V 선
0 … 10 V 출력 3선식 센서는 한 심선을 전원에, 한 심선을 신호에, 나머지 0 V 심선을 전원 귀선과 신호 기준 모두에 씁니다. 수신 측은 자기 0 V를 기준으로 신호를 재므로, 전원 전류가 0 V 선에서 만드는 전압 강하가 지시값에 더해집니다. 예에서는 6.9 Ω에 50 mA로 0.34 V, 10 V 스팬의 3.4 %라는 큰 오차이며, 짧은 케이블로 하는 책상 위 시험에서는 보이지 않습니다.
신호 귀선을 따로 둔 4선식 접속, 전류 출력 센서, 또는 짧은 케이블이면 피할 수 있습니다. 전류 루프는 수신 측이 전압이 아니라 전류를 재므로 영향을 받지 않습니다. 2선식 4–20 mA 트랜스미터에는 루프 전원 계산기를 쓰세요.
케이블 길이와 단면적
최대 케이블 길이는 센서에서의 전압이 최저값에 닿는 길이입니다. 계산기는 그 길이에 필요한 최소 단면적과 다음 표준 크기도 보여 줍니다. 굵은 심선은 전원 문제를 풀지만, 전압 출력의 0 V 어긋남은 저항과 함께 줄어들 뿐 전류에 비례해 남습니다.
자주 묻는 질문
케이블 온도가 영향을 주나요?
구리 저항은 K당 0.393 % 오르므로, 60 °C 케이블 트레이 안의 케이블은 20 °C보다 저항이 16 % 큽니다. 도체 온도를 입력하면 반영됩니다.
케이블 하나에 센서를 여러 개 달면?
같은 심선 쌍의 끝에 단 센서는 전류가 더해집니다. 버스를 따라 흩어진 센서는 강하가 저마다 다르므로, 안전한 추정으로 맨 끝 센서를 합계 전류로 계산하세요.
AWG도 쓸 수 있나요?
쓸 수 있습니다. 도체 목록에는 mm²와 함께 AWG 크기가 있으니 케이블 크기를 고르세요.