في تطبيق الأداء المضاد للتداخل في المشغلات الكهربائية، تتفوق الإشارة التناظرية 4-20mA على الإشارة التناظرية 2-10V بشكل كبير. لماذا هذا هو الحال؟

2-10 فولت تحليل الإشارات 2-10 فولت

مخطط مضاد للتداخل لإشارة 2-10 فولت (التحكم الذكي DCL Huayi)

كما هو موضح في الشكل أعلاه:

عند استخدام 2-10 فولت، نظرًا لارتفاع مقاومة الإدخال في الوحدة النمطية (R=34K)، يكون تيار إشارة الإدخال منخفضًا جدًا (0.059 مللي أمبير - 0.29 مللي أمبير). والنتيجة هي أن نسبة الإشارة إلى الضوضاء على طول هذا المسار منخفضة جدًا، مما يعني أن أداء مقاومة التداخل التوصيلي والإشعاعي ضعيف. بعبارة أخرى، من منظور التصميم الإلكتروني، هذا هو الجزء الأكثر ضعفاً.

في مسار الإشارة 2-10 فولت، يمكن لجهاز الخرج أن يضمن فقط صحة جهد الخرج (Vo) على جانب وحدة التحكم (لأن نقطة تغذية التغذية الراجعة للجهد قريبة من دبوس الخرج). من ناحية أخرى، لا يمكن ضمان صحة جهد الدخل (Vi) على جانب المشغل، لأن Vi=Vo+Vo+VNoise+Vground-diffiVi = Vo + V_{Noise} + V{ضوضاء+فرق أرضي}حيث الضوضاءV_V{ضوضاء} و ف-أرض-مختلفةV_V_{أرض-مختلفة} شديدة التأثر بالتداخل، مما يسبب تغيرات عابرة لا يمكن تجنبها.

يؤثر طول كابل الإشارة 2-10 فولت ومقاومته الداخلية ومقاييس التدريع بشكل كبير على أداء مقاومة التداخل للإشارة 2-10 فولت. فكلما كان الكابل أطول، كلما زادت المقاومة الداخلية، وكلما كان التدريع أضعف، كلما كانت مقاومة إشارة 2-10 فولت للتداخل أسوأ. لذلك، يشيع استخدام 2-10 فولت للاتصال لمسافات قصيرة جدًا.

تحليل الإشارات 4-20mA

الرسم البياني المضاد للتداخل لإشارة 4-20mA (التحكم الذكي DCL Huayi)

بالمقارنة مع 2-10 فولت، يعالج نظام 4-20mA نقطتي ضعف حرجة في إشارة 2-10 فولت. كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه:

عند استخدام 4-20mA، نظرًا لانخفاض مقاومة الإدخال في الوحدة النمطية (R=120 أوم)، يكون تيار إشارة الإدخال مرتفعًا نسبيًا (4mA - 20mA). وينتج عن ذلك نسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى على طول هذا المسار، مما يعني أن أداء مقاومة التداخل التوصيلي والإشعاعي أفضل. ونتيجة لذلك، يكون التداخل مع إشارة 4-20mA أصعب بكثير.

في مسار الإشارة 4-20mA، يمكن لجهاز الخرج أن يضمن صحة تيار حلقة الخرج بالكامل، بما في ذلك التيار على جانب الخرج والتيار عند مدخل المشغل. هذا لأن هدف أخذ عينات التغذية الراجعة لدائرة الخرج هو التيار عند طرف خرج الحلقة 4-20mA، ويكون التيار متساويًا في جميع أنحاء حلقة الإشارة بأكملها. لذلك، يجب أن يكون التيار الذي تم أخذ عينات منه عند طرف المشغل هو نفس تيار الخرج من وحدة التحكم. حتى في حالة وجود تداخلات وتناقضات في الجهد الأرضي، يمكن لدائرة الخرج 4-20mA ضمان صحة تيار الإشارة من خلال الضبط النشط للتغذية الراجعة السلبية.

إن طول كابل الإشارة 4-20mA ومقاومته الداخلية ليس لهما تأثير كبير على الأداء المضاد للتداخل لإشارة 4-20mA. لذلك، يشيع استخدام 4-20mA للاتصال لمسافات طويلة.

الخاتمة

في الختام، تتمتع إشارة 4-20mA بأداء مضاد للتداخل أفضل بكثير من إشارة 2-10V في البيئات الصناعية. وينطبق هذا أيضًا على التطبيقات التي تتضمن مشغلات كهربائية.