En matière de résistance aux interférences des actionneurs électriques, le signal analogique 4-20 mA surpasse nettement le signal analogique 2-10 V. Comment expliquer cela ?

Analyse du signal 2-10V

Schéma anti-interférences pour signal 2-10V (DCL Huayi Intelligent Control)

Comme le montre le schéma ci-dessus :

Lors de l'utilisation d'une tension de 2 à 10 V, en raison de la résistance d'entrée élevée du module (R = 34 kΩ), le courant du signal d'entrée est très faible (0,059 mA – 0,29 mA). Par conséquent, le rapport signal/bruit sur ce trajet est très faible, ce qui signifie que les performances en matière d'immunité aux interférences conductrices et radiatives sont médiocres. Autrement dit, du point de vue de la conception électronique, il s'agit de la partie la plus vulnérable.

Dans le chemin de signal 2-10 V, le dispositif de sortie ne peut garantir la correction de la tension de sortie (Vo) que côté contrôleur (car le point de retour de tension est proche de la broche de sortie). En revanche, la correction de la tension d'entrée (Vi) côté actionneur ne peut être garantie, car Vi=Vo+Vnoise+Vdifférence au solVi = Vo + V_{noise} + V_{différence au sol}, où VnoiseV_{bruit} et Vground−diffV_{ground-diff} sont très sensibles aux interférences, provoquant des changements transitoires inévitables.

La longueur du câble de signal 2-10 V, sa résistance interne et son blindage influent considérablement sur la résistance aux interférences du signal 2-10 V. Plus le câble est long, plus sa résistance interne est élevée et plus le blindage est faible, plus la résistance du signal 2-10 V aux interférences est réduite. C'est pourquoi le 2-10 V est généralement utilisé pour les communications à très courte distance.

Analyse du signal 4-20 mA

Diagramme anti-interférences pour signal 4-20 mA (DCL Huayi Intelligent Control)

Comparé au signal 2-10 V, le signal 4-20 mA corrige deux faiblesses critiques du signal 2-10 V. Comme illustré dans le schéma ci-dessus :

Lors de l'utilisation d'un courant de 4 à 20 mA, la faible résistance d'entrée du module (R = 120 ohms) entraîne une intensité relativement élevée du signal d'entrée (4 à 20 mA). Il en résulte un meilleur rapport signal/bruit sur ce trajet, ce qui améliore la résistance aux interférences conductrices et radiatives. Par conséquent, le signal 4-20 mA est beaucoup plus difficile à perturber.

Dans le circuit de signal 4-20 mA, le dispositif de sortie garantit la correction du courant sur l'ensemble de la boucle de sortie, incluant le courant de sortie et le courant d'entrée de l'actionneur. En effet, la cible d'échantillonnage du circuit de sortie est le courant à la sortie de la boucle 4-20 mA, et ce courant est constant tout au long de la boucle. Par conséquent, le courant échantillonné à l'actionneur est identique au courant de sortie du contrôleur. Même en présence d'interférences et d'incohérences de potentiel de masse, le circuit de sortie 4-20 mA assure la correction du courant de signal grâce à une régulation active par rétroaction négative.

La longueur du câble de signal 4-20 mA et sa résistance interne ont peu d'incidence sur la résistance aux interférences du signal 4-20 mA. C'est pourquoi le signal 4-20 mA est couramment utilisé pour les communications longue distance.

Conclusion

En conclusion, le signal 4-20 mA présente une résistance aux interférences nettement supérieure à celle du signal 2-10 V en milieu industriel. Ceci est également valable pour les applications utilisant des actionneurs électriques.