En la aplicación del rendimiento antiinterferencias de los actuadores eléctricos, la señal analógica de 4-20 mA supera significativamente a la señal analógica de 2-10 V. ¿A qué se debe esto?

Análisis de señal de 2-10 V

Diagrama antiinterferencias para señal de 2-10 V (DCL Huayi Intelligent Control)

Como se muestra en el diagrama anterior:

Al utilizar una tensión de 2 a 10 V, debido a la elevada resistencia de entrada del módulo (R = 34 kΩ), la corriente de la señal de entrada es muy baja (0,059 mA - 0,29 mA). Como resultado, la relación señal/ruido en este circuito es muy baja, lo que implica un rendimiento deficiente en cuanto a la protección contra interferencias conductivas y radiativas. En otras palabras, desde el punto de vista del diseño electrónico, esta es la parte más vulnerable.

En la ruta de señal de 2-10 V, el dispositivo de salida solo puede garantizar la corrección del voltaje de salida (Vo) en el lado del controlador (porque el punto de retroalimentación de voltaje está cerca del pin de salida). Por otro lado, no se puede garantizar que el voltaje de entrada (Vi) en el lado del actuador sea correcto, porque Vi = Vo + Vruido + Vterreno - diferencia, dónde VruidoV_{ruido} y Vground−diffV_{ground-diff} son altamente susceptibles a las interferencias, lo que provoca cambios transitorios que son inevitables.

La longitud del cable de señal de 2-10 V, su resistencia interna y las medidas de blindaje influyen significativamente en el rendimiento de la señal de 2-10 V frente a las interferencias. Cuanto más largo sea el cable, mayor será la resistencia interna y peor el blindaje, lo que resultará en una menor resistencia de la señal de 2-10 V a las interferencias. Por lo tanto, la señal de 2-10 V se utiliza habitualmente para comunicaciones de muy corta distancia.

Análisis de señal de 4-20 mA

Diagrama antiinterferencias para señal de 4-20 mA (DCL Huayi Intelligent Control)

En comparación con la señal de 2-10 V, la de 4-20 mA soluciona dos debilidades críticas de la señal de 2-10 V. Como se muestra en el diagrama anterior:

Al utilizar una señal de 4-20 mA, debido a la menor resistencia de entrada del módulo (R=120 ohmios), la corriente de la señal de entrada es relativamente alta (4 mA – 20 mA). Esto se traduce en una mayor relación señal-ruido en esta ruta, lo que significa que el rendimiento de la protección contra interferencias, tanto conductivas como radiativas, es mejor. En consecuencia, la señal de 4-20 mA es mucho más difícil de interferir.

En la ruta de señal de 4-20 mA, el dispositivo de salida garantiza la precisión de la corriente total del bucle de salida, incluyendo tanto la corriente en la salida como la corriente en la entrada del actuador. Esto se debe a que el objetivo de muestreo de retroalimentación del circuito de salida es la corriente en el extremo de salida del bucle de 4-20 mA, y esta corriente es constante en todo el bucle de señal. Por lo tanto, la corriente muestreada en el extremo del actuador debe coincidir con la corriente de salida del controlador. Incluso en presencia de interferencias e inconsistencias en el potencial de tierra, el circuito de salida de 4-20 mA garantiza la precisión de la corriente de señal mediante un ajuste activo de retroalimentación negativa.

La longitud del cable de señal de 4-20 mA y su resistencia interna tienen poca influencia en el rendimiento antiinterferencias de la señal de 4-20 mA. Por lo tanto, la señal de 4-20 mA se usa comúnmente para comunicaciones de larga distancia.

Conclusión

En conclusión, la señal de 4-20 mA presenta un rendimiento antiinterferencias significativamente superior al de la señal de 2-10 V en entornos industriales. Esto también se aplica a las aplicaciones que involucran actuadores eléctricos.