চার-তারের সংযোগ পদ্ধতি হল একটি তারের কৌশল যা ইলেকট্রনিক্স ইঞ্জিনিয়ারিং এবং শিল্প পরিমাপে সিগন্যাল ট্রান্সমিশন নির্ভুলতা এবং স্থিতিশীলতা বাড়াতে ব্যবহৃত হয়। এর মূল নীতিটি সিগন্যাল লাইন থেকে পাওয়ার সাপ্লাই লাইনকে আলাদা করা বা পরিমাপের উপর তারের প্রতিরোধের প্রভাব দূর করার মধ্যে রয়েছে। এটি উচ্চ-নির্ভুল সেন্সর, ট্রান্সমিটার এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়।
I. চারটি-ওয়্যার সিস্টেমের মূল প্রকার ও নীতি
1. চার-ওয়্যার পাওয়ার এবং সিগন্যাল সেপারেশন (ট্রান্সমিটার টাইপ)
গঠন: দুটি তারের শক্তি ইনপুট (যেমন, 24VDC বা 220VAC) নিবেদিত হয়, যখন দুটি স্বাধীন তারগুলি সংকেত আউটপুট (যেমন, 4-20mA) নিবেদিত হয়।
আবেদনের পরিস্থিতি:
উচ্চ শক্তি খরচ সহ যন্ত্র, যেমন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফ্লোমিটার এবং কোরিওলিস ভর ফ্লোমিটার (যেখানে বিদ্যুৎ খরচ প্রায়শই 10W ছাড়িয়ে যায়);
প্রারম্ভিক-প্রজন্মের DDZ-II টাইপ ইন্সট্রুমেন্টেশন সিস্টেম।
সুবিধা: যথেষ্ট পাওয়ার সাপ্লাই প্রদান করে; বিদ্যুৎ সরবরাহের ওঠানামা দ্বারা সংকেত প্রভাবিত হয় না; শক্তিশালী বিরোধী- হস্তক্ষেপ ক্ষমতা প্রদান করে।
সাধারণ ওয়্যারিং:
লাল তার: পাওয়ার পজিটিভ (+24V)
কালো তার: পাওয়ার নেগেটিভ (GND)
কমলা তার: সিগন্যাল আউটপুট +
সবুজ তার: সিগন্যাল আউটপুট -
সাধারণত স্বয়ংচালিত রিলে/কন্টাক্টর এবং শিল্প নিয়ন্ত্রণ মডিউলগুলির মতো ডিভাইসগুলিতে পাওয়া যায়।
2. চার-তারের পরিমাপ সংযোগ (কেলভিন সংযোগ)
নীতি: পরিমাপের ফলাফলের উপর তারের প্রতিরোধের প্রভাব দূর করতে "বর্তমান উত্তেজনা + ভোল্টেজ সেন্সিং" জড়িত একটি পৃথক পদ্ধতি ব্যবহার করে।
গঠন:
এক জোড়া তার (Force+ / Force-): পরিমাপ করা প্রতিরোধের জুড়ে একটি ধ্রুবক প্রবাহ প্রয়োগ করে;
তারের অন্য জোড়া (Sense+ / Sense-): একটি উচ্চ-প্রতিবন্ধক সার্কিট ব্যবহার করে পরিমাপ করা প্রতিরোধের জুড়ে ভোল্টেজ পরিমাপ করে।
গণনা: ওহমের সূত্রের (R=V/I) উপর ভিত্তি করে, যেহেতু সেন্সিং লুপ কার্যত কোন কারেন্ট বহন করে না, তারের রেজিস্ট্যান্স ভোল্টেজ ড্রপ তৈরি করে না, যার ফলে পরিমাপের মান আরও সুনির্দিষ্ট হয়।
আবেদনের পরিস্থিতি:
উচ্চ-নির্ভুল প্ল্যাটিনাম প্রতিরোধের থার্মোমিটার (যেমন, Pt100, Pt1000);
স্ট্রেন গেজ, কম-প্রতিরোধী উপাদানের পরিমাপ, এবং নির্ভুল শান্ট;
উচ্চ-নির্ভুল PCB পাওয়ার ডেলিভারি ডিজাইনে পাওয়ার সাপ্লাই "সেন্স" লাইন। চারটি-তারের কনফিগারেশন হল রেজিস্ট্যান্স থার্মোমেট্রির জন্য আদর্শ ওয়্যারিং পদ্ধতি, কারণ এটি লিড রেজিস্ট্যান্সের প্রভাব সম্পূর্ণভাবে দূর করে।
২. তুলনা: চার-ওয়্যার বনাম তিন-ওয়্যার বনাম দুই-ওয়্যার সিস্টেম
|
ওয়্যারিং পদ্ধতি |
সুবিধা |
অসুবিধা |
প্রযোজ্য পরিস্থিতি |
|
দুই-তার |
সহজ তারের, কম খরচে |
সীসা প্রতিরোধের পরিমাপ মান অন্তর্ভুক্ত করা হয়, উল্লেখযোগ্য ত্রুটির ফলে |
কম-নির্ভুল দূরবর্তী সংক্রমণ, সাধারণ শিল্প সংকেত |
|
তিন-তার |
আংশিকভাবে সীসা প্রতিরোধের জন্য ক্ষতিপূরণ দেয় (ধরে নেওয়া হয় তিনটি তারের সমান প্রতিরোধের) |
ক্ষতিপূরণ তারের সামঞ্জস্যের উপর নির্ভর করে; অবশিষ্ট ত্রুটি এখনও বিদ্যমান হতে পারে |
মাঝারি-নির্ভুল তাপমাত্রা পরিমাপ (যেমন, Pt100) |
|
চার-তার |
সম্পূর্ণরূপে তারের প্রতিরোধের প্রভাব দূর করে, সর্বোচ্চ নির্ভুলতা প্রদান করে |
উচ্চ খরচ, জটিল তারের |
উচ্চ-নির্ভুলতা পরিমাপ, উচ্চ-পাওয়ার ইন্সট্রুমেন্টেশন, পরীক্ষাগার-গ্রেড অ্যাপ্লিকেশন |
±0.1 ডিগ্রির বেশি পরিমাপের নির্ভুলতা প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, চারটি-তারের কনফিগারেশন ব্যবহার করতে হবে।
III. সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন উদাহরণ
1. RTD প্লাটিনাম রেজিস্ট্যান্স টেম্পারেচার সেন্সর (Pt100)
চার-তারের সংযোগ পদ্ধতি মাইক্রো-ওহম স্তরে প্রতিরোধের পরিমাপ সক্ষম করে, এটির জন্য উপযুক্ত করে তোলে:
পরীক্ষাগার ধ্রুবক-তাপমাত্রা স্নান;
ফার্মাসিউটিক্যাল নির্বীজন প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ;
সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা।
2. কোষ লোড করুন
চারটি-তারের সংযোগ সেকেন্ডারি ইন্সট্রুমেন্টেশনে কোনো বিশেষ প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে না, এটি ব্যবহারে সুবিধাজনক করে তোলে;
দীর্ঘ তারগুলি নিযুক্ত করা হলেও এটি উচ্চ স্থিতিশীলতা বজায় রাখে।
3. PLC এনালগ ইনপুট মডিউল
PLC যেমন Siemens S7-300 সমর্থন করে চার-তারের বর্তমান ইনপুট (সক্রিয় সংকেত);
মডিউল প্যারামিটারগুলি অবশ্যই "ফোর-ওয়্যার থার্মাল এমএ" মোডে কনফিগার করতে হবে৷
4. উচ্চ-নির্ভুল PCB পাওয়ার সাপ্লাই ডিজাইন
কেলভিন সংযোগের সাথে একত্রিত একটি চার-তারের পাওয়ার ইন্টারফেস ব্যবহার করে যাতে সংবেদনশীল উপাদানগুলি-যেমন ADC এবং DACs-একটি স্থিতিশীল ভোল্টেজ পায়;
ভোল্টেজ ফিডব্যাক ক্ষতিপূরণ সক্ষম করতে VS+ এবং VS- লাইনগুলি সরাসরি লোড টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত থাকে।
