Гідравлічний датчик тиску з виходом 4–20 мА підключають двома дротами послідовно зі входом контролера: плюс джерела 24 В DC — на контакт живлення датчика, сигнальний контакт — на аналоговий вхід, вхід — на мінус джерела. Датчик з виходом 0–10 В або 0,5–4,5 В потребує трьох дротів: плюс, спільний мінус і окрему сигнальну жилу.

Коротко. У струмовій петлі 4 мА означає нуль шкали, 20 мА — її верхню межу, струм нижче 4 мА — обрив або відсутність живлення. За живлення 24 В опір входу разом з кабелем має бути не більшим за 800 Ом для Pnomek P21 і 720 Ом для ifm PT5401. Для виходу 0–10 В потрібне живлення від 14 В і вхід з опором понад 10 кОм. Роз'єм M12 у датчиків однаковий, а контакти різні: двопровідний ifm PT5401 використовує контакти 1 і 2, двопровідний P21 — 1 і 3. Датчик 0–250 бар, який показує 12 мА, показує 125 бар.

Гідравлічні датчики тиску 4–20 мА з роз'ємами M12 і DIN 43650 A та кабель M12 для підключення
Датчики тиску для гідросистем з виходом 4–20 мА і кабель M12 з асортименту HYDRAULIC.UA.

Що таке струмова петля 4–20 мА

Датчик тиску перетворює тиск оливи на електричний сигнал, пропорційний тиску. У датчиках Pnomek P21 це робить п'єзорезистивна керамічна комірка, а вбудована електроніка видає уніфікований сигнал. Чим датчик відрізняється від реле тиску і як вибрати між ними — у статтях реле тиску в гідравліці і як вибрати датчик тиску для гідравліки.

У виході 4–20 мА сигналом є струм, а не напруга. Датчик пропускає через себе струм, що залежить від тиску, і цей самий струм тече через вхід контролера. Струм однаковий у будь-якій точці кола, тому, поки вистачає напруги живлення, опір довгого кабелю на показ не впливає.

Нуль шкали відповідає 4 мА, а не нулю. Це «живий нуль»: датчик на нульовому тиску все одно споживає 4 мА і ними ж живиться. Якщо струм упав до нуля, контролер відрізняє цю ситуацію від нульового тиску: обрив дроту, відсутність живлення або несправний датчик.

Двопровідна схема 4–20 мА

У двопровідного датчика лише два робочі контакти, і обидва ведуть струм петлі. Схема залежить від того, хто живить петлю.

Схема підключення датчика тиску 4–20 мА за двопровідною схемою: блок живлення 24 В, датчик, пасивний і активний аналоговий вхід контролера
Ліворуч — пасивний вхід, петлю живить окремий блок 24 В. Праворуч — вхід з власним живленням петлі. В обох випадках через датчик і вхід тече той самий струм 4–20 мА.

Пасивний вхід. Вхід контролера лише вимірює струм, живлення в ньому немає. Плюс блока живлення 24 В DC під'єднують до плюсового контакту датчика, сигнальний контакт датчика — до плюса аналогового входу, мінус входу — до мінуса блока. Струм іде по колу: блок — датчик — вхід — блок.

Вхід, що сам живить петлю. Частина контролерів має входи 4–20 мА з власним джерелом. Тоді датчик під'єднують лише двома жилами до клем входу, без окремого блока. Чи живить вхід петлю, дивіться в документації контролера: якщо подати зовнішні 24 В на активний вхід, петля працюватиме неправильно.

Двопровідні датчики в нашому асортименті — ifm PT5401 (0–250 бар, живлення 8,5–36 В DC, захист від переплутаної полярності й короткого замикання) і Pnomek P21 з кодом виходу Z1 (живлення 8–30 В DC, споживання до 25 мА). Існують і трипровідні датчики 4–20 мА: у кодуванні Pnomek це вихід Z1.3, підключають його як датчик з виходом напруги.

Трипровідна схема 0–10 В і 0,5–4,5 В

Датчик з виходом напруги живиться окремо від сигналу. Плюс джерела іде на контакт +UB, мінус — на контакт 0 В датчика і на мінус аналогового входу, а сигнальний контакт S+ — на плюс входу. Контролер вимірює напругу між S+ і спільним мінусом.

Трипровідна схема підключення датчика тиску 0–10 В: живлення +UB, спільний мінус 0 В, сигнал S+ на вхід контролера
Мінус датчика і мінус входу контролера — один провід. Сигнальна жила S+ іде окремо.

Вимоги за паспортом Pnomek P16/P21 такі:

ВихідСхемаЖивлення, В DCОпір навантаженняСпоживання датчика
4–20 мА (Z1)2 дроти8–30≤ (U − 8 В) / 0,02 Адо 25 мА
0–10 В (Z2)3 дроти14–30> 10 кОм8 мА
0,5–4,5 В (Z5)3 дроти8–30 за паспортом> 4,5 кОм8 мА

Вихід 0,5–4,5 В з кодом Z5 не ратіометричний: сигнал не залежить від напруги живлення. Допустиму напругу живлення для конкретного виробу звіряйте з маркуванням на корпусі.

Розпіновка M12 і DIN 43650 A

Куди йдуть дроти від датчика, залежить від роз'єму і моделі: роз'єм M12×1 на 4 контакти однаковий у різних виробників, а призначення контактів — ні.

Розпіновка роз'єму M12 датчиків тиску ifm PT5401 і Pnomek P21 та роз'єму DIN 43650 A, кольори жил кабелю BN, WH, BU, BK
Двопровідний ifm PT5401 використовує контакти 1 і 2, двопровідний Pnomek P21 — 1 і 3. Кольори жил — для кабелю ifm EVC490.
  • ifm PT5401: контакт 1 (коричнева жила, BN) — L+, контакт 2 (біла, WH) — вихід OUT 4–20 мА. На запит ifm постачає варіант з виходом на контакті 3.
  • Pnomek P21, M12 (код T3), 4–20 мА: контакт 1 — +UB, контакт 3 — 0 В, через нього і повертається сигнальний струм. На кабелі ifm це коричнева і синя жили.
  • Pnomek P21 A3 T3 2,5 Z5 (0–2,5 бар, вихід 0,5–4,5 В) з нашого асортименту: за паспортом контакт 1 — +UB, контакт 3 — 0 В, контакт 4 — сигнал S+. В інших трипровідних P21 з роз'ємом M12 схема залежить від редакції паспорта: 1 +UB, 2 0 В, 3 S+ або 1 +UB, 3 0 В, 4 S+.
  • Pnomek P21, DIN 43650 A (код T1): контакт 1 — +UB, контакт 2 — 0 В; у трипровідному виконанні контакт 3 — S+.

Для штекера M12 є готовий кабель ifm EVC490: 2 м, оболонка PUR, 4 жили по 0,34 мм², позолочені контакти. Під кабель потрібної довжини — розбірна розетка E11145 для кабелю Ø4–7,5 мм, жили під'єднують прорізанням ізоляції, без пайки. До роз'єму DIN 43650 A розетки й кабелі M12 не підходять: для датчиків з кодом T1 кабельну розетку DIN 43650 A монтують на кабель окремо. Усі варіанти зібрані в розділі роз'єми та кабелі для датчиків.

Опір навантаження і напруга живлення

Двопровідний датчик живиться від того, що лишилося від напруги джерела після входу контролера і кабелю. Що більший опір входу, то вища потрібна напруга. Паспорти дають граничний опір навантаження формулою:

  • Pnomek P16 і P21: R ≤ (U − 8 В) / 0,02 А. За 24 В — 800 Ом, за 30 В — 1100 Ом.
  • ifm PT5401: R ≤ (U − 8,5 В) / 21,5 мА. За 24 В — 720 Ом.
Графік максимального опору навантаження петлі 4–20 мА від напруги живлення для датчиків Pnomek P21 і ifm PT5401
За 24 В петля P21 витримує до 800 Ом, PT5401 — до 720 Ом. Резистор 499 Ом (або 500 Ом) потребує живлення щонайменше 18 і 19,25 В відповідно.

R — це опір входу разом з опором обох жил кабелю. Якщо опір більший за розрахунковий, датчик у верхній частині шкали не зможе видати повний струм, і показ «зріже» нижче реального тиску.

Як перерахувати сигнал у бари

Сигнал змінюється лінійно від нижньої до верхньої межі шкали. Формули:

  • 4–20 мА: P = (I − 4) / 16 × Pfs, де Pfs — верхня межа шкали датчика (FS у паспортах);
  • 0–10 В: P = U / 10 × Pfs;
  • 0,5–4,5 В: P = (U − 0,5) / 4 × Pfs.
Графік перерахунку сигналу датчика тиску 4–20 мА, 0–10 В і 0,5–4,5 В у бари для шкали 0–250 бар
Датчик 0–250 бар: 12 мА, 5 В або 2,5 В на виході 0,5–4,5 В означають 125 бар.

Приклади. Датчик 0–250 бар показує 12 мА: (12 − 4) / 16 × 250 = 125 бар. Датчик P21 A3 T1 10 Z1 зі шкалою 0–10 бар показує 8 мА: 2,5 бар. Датчик 0–400 бар на 12 мА показує 200 бар. Датчик 0–2,5 бар з виходом 0,5–4,5 В на 2,5 В показує 1,25 бар.

Похибку датчиків нормують у відсотках від діапазону: для P21 і PT5401 це менш як ±0,5 %, тобто ±1,25 бар на шкалі 0–250 бар. У P21 у діапазоні температур 0…80 °C похибка зростає до ±1 % діапазону. Звідси правило: шкала має бути такою, щоб робочий тиск займав більшу її частину.

Як перевірити датчик тиску мультиметром

Мультиметр потрібен у двох режимах: міліамперметра, щоб побачити сигнал, і вольтметра, щоб перевірити живлення.

Перевірка датчика тиску 4–20 мА мультиметром: вимірювання струму в розриві петлі і напруги на контактах датчика
Струм вимірюють у розриві петлі, напругу — паралельно контактам датчика.
  1. Струм. Знеструмте коло, розімкніть петлю між сигнальним контактом датчика і входом контролера, увімкніть у розрив мультиметр у режимі мА постійного струму. Подайте живлення.
  2. Нуль. На розвантаженій лінії датчик має показати 4 мА. Похибка ±0,5 % діапазону для петлі 4–20 мА — це ±0,08 мА.
  3. Під тиском. Порахуйте очікуваний струм за формулою і порівняйте з манометром на тій самій лінії. Як правильно поставити контрольний манометр — у статтях як виміряти тиск у гідросистемі і як вибрати манометр для гідравліки.
  4. Напруга. Перемкніть мультиметр у режим V DC і виміряйте напругу між контактами живлення і сигналу датчика. Вона не має бути нижчою за мінімальну напругу живлення: 8 В для P21, 8,5 В для PT5401.

Як читати результат. На клемах датчика повна напруга блока, а струм нульовий — розрив у самому датчику або в його роз'ємі. На клемах датчика близько 0 В і струму немає — немає живлення або обрив у лінії, до датчика чи після нього. Тоді шукайте по ділянках: виміряйте напругу на виході блока, на клемах входу контролера і на кінцях кожного відрізка кабелю. Обрив там, де на розімкнених кінцях ділянки з'являється повна напруга блока. Струм є, але показ не росте вище певного значення — перевірте опір петлі за формулою вище. Датчик з виходом напруги перевіряють простіше: вольтметр між S+ і 0 В, на розвантаженій лінії 0 В для виходу 0–10 В і 0,5 В для виходу 0,5–4,5 В.

Не вмикайте мультиметр у режимі вимірювання струму паралельно блоку живлення: це коротке замикання. Не викручуйте датчик з лінії під тиском: спершу розвантажте гідросистему.

Типові помилки підключення

  • Розпіновка з іншого датчика. Двопровідний P21, підключений на контакти 1 і 2 як ifm PT5401, сигналу не дасть: його контакти — 1 і 3. Схему беріть з паспорта або маркування саме вашого датчика.
  • Сигнальний контакт прямо на мінус блока. У двопровідній схемі сигнальний контакт має йти через вхід контролера. Якщо замкнути його на мінус джерела, струм тече повз вхід, і контролер показує нуль.
  • Замала напруга живлення. Довгий кабель і вхід з великим опором «з'їдають» напругу; перевірте за формулою опору навантаження.
  • Датчик 4–20 мА на вхід 0–10 В без резистора. Опір входу напруги — понад 10 кОм, у десятки разів більше за допустимий опір петлі, тож датчик не видасть потрібного струму. Резистор 499 Ом з точністю 0,1 % (або 500 Ом) на клемах входу перетворює 4–20 мА приблизно на 2–10 В, тобто використовується 80 % шкали входу; похибку резистора додайте до похибки датчика. Живлення тоді потрібне щонайменше 18 В для P21 і 19,25 В для PT5401.
  • Датчик 0–10 В від 12 В. Потрібно 14–30 В DC.
  • Кабель M12 до роз'єму DIN 43650 A. Це різні стандарти, кабелі M12 підходять лише до датчиків зі штекером M12.

Де купити датчик тиску і кабель

У розділі датчики тиску зібрано датчики ifm PT5400 і PT5401 з виходом 4–20 мА та Pnomek P21 з виходами 4–20 мА і 0,5–4,5 В, з роз'ємами M12 і DIN 43650 A, а також електронні реле тиску з виходами PNP. Датчик з виходом 0–10 В можна замовити через менеджера. Кабелі й розетки M12 — у розділі роз'єми та кабелі для датчиків, механічні реле — у розділі реле тиску. Назвіть менеджеру тиск системи, тип входу контролера (струм чи напруга) і роз'єм — він підбере датчик і кабель під нього. Відправляємо по всій Україні, забрати замовлення можна в пунктах видачі у 31 місті, повернути — протягом 30 днів.

Питання й відповіді

Як працює датчик тиску 4–20 мА?
Чутливий елемент перетворює тиск на електричний сигнал, а електроніка датчика задає струм у петлі: 4 мА на нижній межі шкали, 20 мА — на верхній, між ними — пропорційно тиску. Тими самими двома дротами датчик і живиться.

Скільки проводів у датчика тиску і куди вони йдуть?
Двопровідний датчик 4–20 мА має два робочі контакти: плюс живлення і сигнал, який іде на вхід контролера. Датчики 0–10 В і 0,5–4,5 В трипровідні: плюс, спільний мінус і сигнал S+. Номери контактів беріть з паспорта конкретної моделі: в ifm PT5401 це 1 і 2, у Pnomek P21 з роз'ємом M12 — 1 і 3.

Як перевірити датчик тиску мультиметром?
Увімкніть мультиметр у режимі мА в розрив петлі: без тиску має бути 4 мА, під тиском перерахуйте струм у бари за формулою P = (I − 4) / 16 × Pfs і порівняйте з манометром. Додатково виміряйте напругу на контактах датчика: не менше 8 В для P21 і 8,5 В для PT5401.

Що означає струм нижче 4 мА?
Справний датчик видає не менше 4 мА навіть на нульовому тиску. Менший струм або нуль означає обрив лінії, відсутність живлення чи несправність датчика.

Чи можна підключити датчик 4–20 мА до входу 0–10 В?
Так, через резистор 499 Ом з точністю 0,1 % (або 500 Ом) на клемах входу: струм 4–20 мА дає на ньому приблизно 2–10 В. Живлення тоді має бути не нижчим за 18 В для P21 і 19,25 В для PT5401.

Що краще для гідравліки — 4–20 мА чи 0–10 В?
Струмовий сигнал не залежить від опору кабелю, поки вистачає напруги, і «живий нуль» відрізняє обрив від нульового тиску. Вихід напруги простіший у підключенні, але потребує трьох дротів і живлення від 14 В для 0–10 В. Вибір визначає вхід контролера.

Автор: Технічний відділ HYDRAULIC.UA. Оновлено: 06.10.2026.