Elektrisko izpildmehānismu traucējumu novēršanas veiktspējas pielietošanā 4–20 mA analogais signāls ievērojami pārspēj 2–10 V analogo signālu. Kāpēc tā?

2–10 V signāla analīze

2–10 V signāla prettraucējumu shēma (DCL Huayi viedā vadība)

Kā parādīts iepriekš redzamajā diagrammā:

Izmantojot 2–10 V spriegumu, moduļa augstākās ieejas pretestības (R = 34K) dēļ ieejas signāla strāva ir ļoti zema (0,059 mA–0,29 mA). Rezultātā signāla un trokšņa attiecība šajā ceļā ir ļoti zema, kas nozīmē, ka vadītspējas un starojuma traucējumu novēršanas veiktspēja ir slikta. Citiem vārdiem sakot, no elektroniskā dizaina viedokļa šī ir visneaizsargātākā daļa.

2–10 V signāla ceļā izejas ierīce var nodrošināt izejas sprieguma (Vo) pareizību tikai kontrollera pusē (jo sprieguma atgriezeniskās saites punkts atrodas tuvu izejas tapai). Savukārt ieejas sprieguma (Vi) pareizību izpildmehānisma pusē nevar garantēt, jo Vi=Vo+Vtroksnis+Vzeme-diffVi = Vo + V_{troksnis} + V_{zeme-diff}, kur VnoiseV_{troksnis} un Vground-diffV_{ground-diff} ir ļoti jutīgi pret traucējumiem, izraisot īslaicīgas izmaiņas, no kurām nav iespējams izvairīties.

2–10 V signāla kabeļa garums, tā iekšējā pretestība un ekranēšanas pasākumi būtiski ietekmē 2–10 V signāla traucējumu novēršanas veiktspēju. Jo garāks kabelis, jo lielāka iekšējā pretestība, un jo sliktāks ekranējums, jo sliktāka 2–10 V signāla izturība pret traucējumiem. Tāpēc 2–10 V parasti izmanto ļoti īsu distanču sakariem.

4–20 mA signāla analīze

4–20 mA signāla prettraucējumu shēma (DCL Huayi viedā vadība)

Salīdzinot ar 2–10 V, 4–20 mA novērš divus kritiskus 2–10 V signāla trūkumus. Kā parādīts iepriekš redzamajā diagrammā:

Izmantojot 4–20 mA, moduļa zemākās ieejas pretestības (R = 120 omi) dēļ ieejas signāla strāva ir relatīvi augsta (4 mA–20 mA). Tas rada augstāku signāla un trokšņa attiecību šajā ceļā, kas nozīmē, ka vadītspējas un starojuma traucējumu novēršanas veiktspēja ir labāka. Rezultātā 4–20 mA signālu ir daudz grūtāk traucēt.

4–20 mA signāla ceļā izejas ierīce var nodrošināt visas izejas cilpas strāvas pareizību, ieskaitot gan strāvu izejas pusē, gan strāvu izpildmehānisma ieejā. Tas ir tāpēc, ka izejas ķēdes atgriezeniskās saites paraugu ņemšanas mērķis ir strāva 4–20 mA cilpas izejas galā, un strāva ir vienāda visā signāla cilpā. Tāpēc strāvai, kas tiek ņemta paraugu izpildmehānisma galā, jābūt tādai pašai kā izejas strāvai no kontrollera. Pat traucējumu un zemējuma potenciāla neatbilstību gadījumā 4–20 mA izejas ķēde var nodrošināt signāla strāvas pareizību, izmantojot aktīvu negatīvās atgriezeniskās saites regulēšanu.

4–20 mA signāla kabeļa garumam un tā iekšējai pretestībai ir maza ietekme uz 4–20 mA signāla traucējumu novēršanas veiktspēju. Tāpēc 4–20 mA parasti izmanto tālsatiksmes sakariem.

Secinājums

Noslēgumā jāsaka, ka 4–20 mA signālam ir ievērojami labāka traucējumu novēršanas veiktspēja nekā 2–10 V signālam rūpnieciskā vidē. Tas attiecas arī uz lietojumiem, kas saistīti ar elektriskajiem izpildmehānismiem.