În aplicarea performanței anti-interferențe a actuatoarelor electrice, semnalul analogic de 4-20mA depășește semnificativ semnalul analogic de 2-10V. De ce este așa?

Analiza semnalului 2-10V

Diagramă anti-interferență pentru semnal 2-10V (control inteligent DCL Huayi)

După cum se arată în diagrama de mai sus:

Când se utilizează 2-10V, din cauza rezistenței de intrare mai mari a modulului (R=34K), curentul semnalului de intrare este foarte mic (0,059mA – 0,29mA). Rezultatul este că raportul semnal-zgomot pe această cale este foarte scăzut, ceea ce înseamnă că performanța anti-interferență conductivă și radiativă este slabă. Cu alte cuvinte, din perspectiva designului electronic, aceasta este partea cea mai vulnerabilă.

Pe calea semnalului de 2-10V, dispozitivul de ieșire poate asigura doar corectitudinea tensiunii de ieșire (Vo) pe partea controlerului (deoarece punctul de feedback al tensiunii este aproape de pinul de ieșire). Pe de altă parte, nu se poate garanta corectitudinea tensiunii de intrare (Vi) pe partea actuatorului, deoarece Vi = Vo + Vzgomot + Vdiferența de la sol Vi = Vo + V_{zgomot} + V_{diferența de la sol}, unde VnoiseV_{zgomot} şi Vground−diffV_{diferența-de-sol} sunt foarte susceptibile la interferențe, provocând modificări tranzitorii inevitabile.

Lungimea cablului de semnal 2-10V, rezistența sa internă și măsurile de ecranare afectează semnificativ performanța anti-interferență a semnalului 2-10V. Cu cât cablul este mai lung, cu atât rezistența internă este mai mare, iar cu cât ecranarea este mai slabă, cu atât rezistența semnalului 2-10V la interferențe este mai scăzută. Prin urmare, 2-10V este utilizat în mod obișnuit pentru comunicații pe distanțe foarte scurte.

Analiza semnalului 4-20mA

Diagramă anti-interferență pentru semnal 4-20mA (control inteligent DCL Huayi)

Comparativ cu 2-10V, 4-20mA abordează două puncte slabe critice ale semnalului de 2-10V. După cum se arată în diagrama de mai sus:

Când se utilizează 4-20mA, din cauza rezistenței de intrare mai mici pe modul (R=120 ohmi), curentul semnalului de intrare este relativ mare (4mA – 20mA). Acest lucru are ca rezultat un raport semnal-zgomot mai mare pe această cale, ceea ce înseamnă că performanța anti-interferență conductivă și radiativă este mai bună. Drept urmare, semnalul de 4-20mA este mult mai greu de interferat.

Pe calea semnalului de 4-20mA, dispozitivul de ieșire poate asigura corectitudinea întregului curent al buclei de ieșire, incluzând atât curentul de pe partea de ieșire, cât și curentul de la intrarea actuatorului. Acest lucru se datorează faptului că ținta de eșantionare a feedback-ului circuitului de ieșire este curentul de la capătul de ieșire al buclei de 4-20mA, iar curentul este egal pe întreaga buclă de semnal. Prin urmare, curentul eșantionat la capătul actuatorului trebuie să fie același cu curentul de ieșire de la controler. Chiar și în prezența interferențelor și a inconsistențelor de potențial la masă, circuitul de ieșire de 4-20mA poate asigura corectitudinea curentului semnalului prin ajustarea activă a feedback-ului negativ.

Lungimea cablului de semnal 4-20mA și rezistența sa internă au un impact redus asupra performanței anti-interferențe a semnalului 4-20mA. Prin urmare, 4-20mA este utilizat în mod obișnuit pentru comunicațiile la distanță lungă.

Concluzie

În concluzie, semnalul de 4-20 mA are performanțe anti-interferențe semnificativ mai bune decât semnalul de 2-10 V în mediile industriale. Acest lucru este valabil și pentru aplicațiile care implică actuatoare electrice.