השוואה של ביצועי התנגדות להפרעות: 4-20mA לעומת 2-10V

ביישום ביצועי מניעת הפרעות של מפעילים חשמליים, האות האנלוגי של 4-20mA עולה משמעותית על האות האנלוגי של 2-10V. מדוע זה המצב?

ניתוח אותות 2-10V

דיאגרמת נגד הפרעות עבור אות 2-10V (בקרה חכמה DCL Huayi)

כפי שמוצג בתרשים למעלה:

בעת שימוש במתח של 2-10V, עקב התנגדות הקלט הגבוהה יותר במודול (R=34K), זרם אות הקלט נמוך מאוד (0.059mA – 0.29mA). התוצאה היא שיחס אות לרעש לאורך נתיב זה נמוך מאוד, מה שאומר שביצועי ההולכה והקרינה נגד הפרעות ירודים. במילים אחרות, מנקודת מבט של תכנון אלקטרוני, זהו החלק הפגיע ביותר.

בנתיב האות 2-10V, התקן הפלט יכול להבטיח רק את נכונות מתח המוצא (Vo) בצד הבקר (מכיוון שנקודת משוב המתח קרובה לפין המוצא). מצד שני, לא ניתן להבטיח שמתח הקלט (Vi) בצד המפעיל יהיה תקין, מכיוון $Vi=Vo+Vnoise+Vground-diffVi = Vo + V_{resh} + V_{ground-diff}$ , איפה $רעשV_{רעש}$ ו $Vground−diffV_{ground-differ}$ רגישים מאוד להפרעות, מה שגורם לשינויים חולפים בלתי נמנעים.

אורך כבל האות 2-10V, ההתנגדות הפנימית שלו ואמצעי המיגון משפיעים באופן משמעותי על ביצועי מניעת ההפרעות של אות 2-10V. ככל שהכבל ארוך יותר, כך ההתנגדות הפנימית גבוהה יותר, וככל שהמיגון גרוע יותר, כך עמידות אות 2-10V להפרעות גרועה יותר. לכן, 2-10V משמש בדרך כלל לתקשורת למרחקים קצרים מאוד.

ניתוח אותות 4-20mA

דיאגרמת נגד הפרעות עבור אות 4-20mA (בקרה חכמה DCL Huayi)

בהשוואה ל-2-10V, 4-20mA מטפל בשתי נקודות תורפה קריטיות של אות 2-10V. כפי שמוצג בתרשים לעיל:

בעת שימוש ב-4-20mA, עקב התנגדות הקלט הנמוכה יותר במודול (R=120 אוהם), זרם אות הקלט גבוה יחסית (4mA – 20mA). כתוצאה מכך, יחס אות לרעש גבוה יותר לאורך נתיב זה, כלומר ביצועי ההולכה והקרינה טובים יותר. כתוצאה מכך, קשה הרבה יותר להפריע לאות של 4-20mA.

בנתיב האות 4-20mA, התקן הפלט יכול להבטיח את תקינות זרם לולאת הפלט כולה, כולל הזרם בצד הפלט והזרם בכניסת המפעיל. הסיבה לכך היא שיעד דגימת המשוב של מעגל הפלט הוא הזרם בקצה הפלט של לולאת 4-20mA, והזרם שווה לאורך כל לולאת האות. לכן, הזרם הנדגם בקצה המפעיל חייב להיות זהה לזרם הפלט מהבקר. אפילו בנוכחות הפרעות וחוסר עקביות בפוטנציאל הארקה, מעגל הפלט 4-20mA יכול להבטיח את תקינות זרם האות באמצעות כוונון משוב שלילי אקטיבי.

לאורך כבל האות 4-20mA וההתנגדות הפנימית שלו משפיעים מעט מאוד על ביצועי מניעת ההפרעות של אות 4-20mA. לכן, 4-20mA משמש בדרך כלל לתקשורת למרחקים ארוכים.