Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2020


PYTANIE NR 18.
Na podstawie przedstawionego rysunku określ zakres napięć pomiędzy zaciskami I0- i I0+ wejścia analogowego sterownika PLC z podłączonym przetwornikiem.
Ilustracja przedstawia schemat połączenia przetwornika pomiarowego z wejściem analogowym sterownika PLC.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W pętli 4–20 mA prąd płynie przez rezystor 250 Ω na wejściu PLC, więc napięcie między I0+ i I0- wynika z U=I·R.
Umin=0,004 A·250 Ω=1 V, a Umax=0,020 A·250 Ω=5 V. Zatem poprawny zakres to 1÷5 V.

Pełne wyjaśnienie:

Na schemacie widać pętlę prądową z przetwornika pomiarowego o sygnale 4–20 mA oraz rezystor 250 Ω wpięty między zaciski I0+ i I0- wejścia analogowego PLC. Mierzone napięcie między I0+ i I0- jest w praktyce spadkiem napięcia na tym rezystorze, bo prąd pętli płynie przez niego.

Stosujemy prawo Ohma: U = I · R.

  • Dla dolnej granicy sygnału: I = 4 mA = 0,004 A, więc U = 0,004 A · 250 Ω = 1 V.
  • Dla górnej granicy sygnału: I = 20 mA = 0,020 A, więc U = 0,020 A · 250 Ω = 5 V.

Dlatego poprawny zakres napięć wynosi 1–5 V (często zapisywany jako 1÷5 V, czyli "od 1 V do 5 V").

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "0÷5 V" pomija tzw. żywe zero. W standardzie 4–20 mA prąd nie spada do 0 mA w warunkach normalnej pracy; 4 mA pozwala m.in. wykryć przerwę w obwodzie.
  • "0÷10 V" to inny, popularny standard napięciowy wejść analogowych. Nie wynika on z pętli 4–20 mA i rezystora 250 Ω, więc byłby sprzeczny z danymi z rysunku.
  • "1÷10 V" zawyża górną granicę. Aby uzyskać 10 V przy 20 mA, rezystor musiałby mieć 500 Ω, a na schemacie jest 250 Ω.

Wskazówka egzaminacyjna: w zadaniach z pętlą 4–20 mA zawsze sprawdź, czy na wejściu jest rezystor pomiarowy (np. 250 Ω) i dopiero wtedy przelicz prąd na napięcie. Unikniesz automatycznego "przeskoczenia" na 0–10 V.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest pętla prądowa 4–20 mA w automatyce?
Pętla 4–20 mA to standard przesyłu sygnału analogowego, w którym informacja jest kodowana prądem w obwodzie. 4 mA oznacza dolny koniec zakresu (tzw. żywe zero), a 20 mA górny. Rozwiązanie jest odporne na zakłócenia i spadki napięć na długich przewodach.
Dlaczego w standardzie 4–20 mA dolna granica nie wynosi 0 mA?
"Żywe zero" 4 mA ułatwia diagnostykę. Jeśli prąd spadnie do 0 mA, zwykle oznacza to awarię (np. przerwę przewodu lub brak zasilania przetwornika), a nie prawidłowy pomiar. Dzięki temu układ sterowania może odróżnić błąd od wartości minimalnej procesu.
Jak obliczyć napięcie 1–5 V z sygnału 4–20 mA i rezystora 250 Ω?
Stosujesz prawo Ohma: U=I·R. Dla 4 mA: 0,004 A·250 Ω=1 V. Dla 20 mA: 0,020 A·250 Ω=5 V. Otrzymujesz więc zakres 1–5 V między zaciskami, na których jest wpięty rezystor 250 Ω.
Co oznacza zapis "1÷5 V" w odpowiedziach egzaminacyjnych?
Zapis "1÷5 V" jest notacją zakresu i oznacza "od 1 V do 5 V". W praktyce jest równoważny zapisowi "1–5 V" lub sformułowaniu "napięcie w przedziale 1–5 V". W zadaniach z pomiarami nie jest to dzielenie, tylko skrót zapisu przedziału.
Czy napięcie 24 VDC z rysunku to napięcie na wejściu analogowym PLC?
Nie. 24 VDC na schemacie to zwykle zasilanie pętli/przetwornika. Wejście PLC mierzy napięcie na swoim rezystorze pomiarowym (np. 250 Ω) lub bezpośrednio prąd, zależnie od konstrukcji wejścia. Dlatego obliczasz spadek U=I·R, a nie "odczytujesz" 24 V.
Jakie wejście analogowe PLC jest typowe dla sygnału 1–5 V?
Sygnał 1–5 V często powstaje z pętli 4–20 mA po przejściu przez rezystor 250 Ω. PLC może mieć wejście napięciowe skalowane na 1–5 V lub wejście prądowe 4–20 mA (czasem z wbudowanym rezystorem). Kluczowe jest dopasowanie standardu wejścia do typu przetwornika.
Jakie są najczęstsze błędy przy przeliczaniu 4–20 mA na napięcie?
Najczęstsze pomyłki to: przyjęcie 0 V jako minimum (ignorowanie 4 mA), brak zamiany mA na A, oraz użycie złej rezystancji (np. policzenie dla 500 Ω zamiast 250 Ω). Często też myli się standard 1–5 V z popularnym 0–10 V, mimo że schemat pokazuje pętlę prądową.
Kiedy stosuje się rezystor 250 Ω przy sygnale 4–20 mA?
Rezystor 250 Ω stosuje się, gdy chcesz zamienić sygnał prądowy 4–20 mA na napięciowy 1–5 V, np. dla wejścia PLC mierzącego napięcie. Taki rezystor pełni rolę bocznika pomiarowego. W praktyce powinien być precyzyjny i dobrany pod wymagania dokładności układu.
Jak sprawdzić miernikiem, czy na wejściu PLC jest poprawny zakres 1–5 V?
Ustaw multimetr na pomiar napięcia stałego i zmierz napięcie między zaciskami I0+ i I0-. Przy minimalnym sygnale z przetwornika powinno być około 1 V, a przy maksymalnym około 5 V. Jeśli widzisz okolice 0 V, sprawdź pętlę (przerwa) lub konfigurację przetwornika.
Jak przygotować się do zadań z PLC o pętlach 4–20 mA na egzaminie?
Ćwicz rozpoznawanie na schemacie: gdzie jest pętla 4–20 mA, gdzie wpięto rezystor (np. 250 Ω) i co jest mierzone między zaciskami wejścia. Naucz się przeliczeń mA→A i szybkiego liczenia U=I·R. Zapamiętaj też typowe standardy: 1–5 V, 0–10 V oraz 4–20 mA.
info

Około 53% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Eksperci podkreślają: "W pętli 4–20 mA prąd płynie przez rezystor 250 Ω na wejściu PLC, więc napięcie między I0+ i I0- wynika z U=I·r.Umin=0,004 A·250 Ω=1 V, a Umax=0,020 A·250 Ω=5 V."

Źródła:

  • Wikipedia: Ohm's law — https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: 4–20 mA current loop — https://en.wikipedia.org/wiki/Current_loop (dostęp: 2026-02-27)
  • IEC 60381-1: Industrial-process measurement and control — Analogue signals for electronic industrial-process control systems — Part 1 (odniesienie do standardu 4–20 mA; szczegółowe wymagania w treści normy)

Materiały:

  • Dokumentacja producenta PLC: opis wejść analogowych i sposobu podłączania przetworników 4–20 mA
  • Podręczniki z podstaw elektrotechniki (prawo Ohma, obwody DC, przeliczenia jednostek)
  • Materiały dydaktyczne z automatyki przemysłowej: standardy sygnałów analogowych 0–10 V i 4–20 mA
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego