Ved anvendelse af elektriske aktuatorers anti-interferens ydeevne overgår det analoge 4-20mA signal det analoge 2-10V signal betydeligt. Hvorfor er dette tilfældet?

2-10V signalanalyse

Anti-interferensdiagram for 2-10V signal (DCL Huayi Intelligent Control)

Som vist i diagrammet ovenfor:

Når man bruger 2-10V, er indgangssignalstrømmen meget lav (0,059mA – 0,29mA) på grund af den højere indgangsmodstand på modulet (R=34K). Resultatet er, at signal-støj-forholdet langs denne bane er meget lavt, hvilket betyder, at den ledende og radiative anti-interferensydelse er dårlig. Med andre ord er dette den mest sårbare del fra et elektronisk designperspektiv.

I 2-10V signalvejen kan udgangsenheden kun sikre korrektheden af udgangsspændingen (Vo) på controllersiden (fordi spændingsfeedbackpunktet er tæt på udgangspinden). På den anden side kan det ikke garanteres, at indgangsspændingen (Vi) på aktuatorsiden er korrekt, fordi Vi = Vo + Vstøj + Vjorddiff Vi = Vo + V_{støj} + V_{jorddiff}, hvor VstøjV_{støj} og Vjord-diffV_{jord-diff} er meget modtagelige for interferens, hvilket forårsager forbigående ændringer, der er uundgåelige.

Længden af 2-10V signalkablet, dets indre modstand og afskærmningsforanstaltninger påvirker 2-10V signalets anti-interferens ydeevne betydeligt. Jo længere kablet er, desto højere er den indre modstand, og jo dårligere afskærmningen er, desto dårligere er 2-10V signalets modstand mod interferens. Derfor bruges 2-10V almindeligvis til kommunikation over meget korte afstande.

4-20mA signalanalyse

Anti-interferensdiagram for 4-20mA signal (DCL Huayi Intelligent Control)

Sammenlignet med 2-10V, adresserer 4-20mA to kritiske svagheder ved 2-10V signalet. Som vist i diagrammet ovenfor:

Når man bruger 4-20mA, er indgangssignalstrømmen relativt høj (4mA – 20mA) på grund af den lavere indgangsmodstand på modulet (R=120 ohm). Dette resulterer i et højere signal-støj-forhold langs denne bane, hvilket betyder, at den ledende og radiative anti-interferensydelse er bedre. Som et resultat er 4-20mA-signalet meget sværere at forstyrre.

I 4-20mA signalvejen kan udgangsenheden sikre korrektheden af hele udgangssløjfestrømmen, inklusive både strømmen på udgangssiden og strømmen ved aktuatorindgangen. Dette skyldes, at feedback-samplingmålet for udgangskredsløbet er strømmen ved 4-20mA-sløjfeudgangsenden, og strømmen er ens i hele signalsløjfen. Derfor skal den strøm, der samples ved aktuatorenden, være den samme som udgangsstrømmen fra controlleren. Selv i tilfælde af interferens og uoverensstemmelser i jordpotentialet kan 4-20mA-udgangskredsløbet sikre korrektheden af signalstrømmen gennem aktiv negativ feedbackjustering.

Længden af 4-20mA signalkablet og dets indre modstand har ringe indflydelse på 4-20mA signalets anti-interferens ydeevne. Derfor bruges 4-20mA almindeligvis til langdistancekommunikation.

Konklusion

Afslutningsvis har 4-20mA-signalet en betydeligt bedre anti-interferensydelse end 2-10V-signalet i industrielle miljøer. Dette gælder også for applikationer, der involverer elektriske aktuatorer.