Vid tillämpning av elektriska ställdons anti-interferensprestanda överträffar den analoga 4-20mA-signalen betydligt den analoga 2-10V-signalen. Varför är det så?

2-10V signalanalys

Anti-interferensdiagram för 2-10V-signal (DCL Huayi Intelligent Control)

Som visas i diagrammet ovan:

Vid användning av 2–10 V är ingångsströmmen mycket låg (0,059 mA – 0,29 mA) på grund av modulens högre ingångsmotstånd (R=34 K). Resultatet blir att signal-brusförhållandet längs denna bana är mycket lågt, vilket innebär att den konduktiva och strålningsstörningssäkra prestandan är dålig. Med andra ord, ur ett elektroniskt designperspektiv är detta den mest sårbara delen.

I signalvägen 2–10 V kan utgångsenheten endast säkerställa att utgångsspänningen (Vo) är korrekt på regulatorsidan (eftersom spänningsåterkopplingspunkten är nära utgångsstiftet). Å andra sidan kan ingångsspänningen (Vi) på ställdonsidan inte garanteras vara korrekt, eftersom Vi=Vo+Vbrus+VmarkdiffVi = Vo + V_{brus} + V_{markdiff}, var VbrusV_{brus} och Vground−diffV_{ground-diff} är mycket känsliga för störningar, vilket orsakar tillfälliga förändringar som är oundvikliga.

Längden på 2-10V-signalkabeln, dess interna resistans och skärmningsåtgärder påverkar avsevärt 2-10V-signalens störningsskydd. Ju längre kabeln är, desto högre intern resistans och ju sämre skärmningen är, desto sämre är 2-10V-signalens motstånd mot störningar. Därför används 2-10V ofta för kommunikation över mycket korta avstånd.

4–20 mA signalanalys

Anti-interferensdiagram för 4-20mA-signal (DCL Huayi Intelligent Control)

Jämfört med 2–10 V åtgärdar 4–20 mA två kritiska svagheter hos 2–10 V-signalen. Som visas i diagrammet ovan:

När man använder 4–20 mA, på grund av modulens lägre ingångsmotstånd (R=120 ohm), är ingångssignalströmmen relativt hög (4 mA–20 mA). Detta resulterar i ett högre signal-brusförhållande längs denna väg, vilket innebär att den konduktiva och strålningsstörningseffektiviteten är bättre. Som ett resultat är 4–20 mA-signalen mycket svårare att störa.

I 4-20mA-signalvägen kan utgångsenheten säkerställa att hela utgångsslingströmmen är korrekt, inklusive både strömmen på utgångssidan och strömmen vid ställdonets ingång. Detta beror på att återkopplingsmålet för utgångskretsen är strömmen vid 4-20mA-slingans utgångsände, och strömmen är lika stor genom hela signalslingan. Därför måste strömmen som samplas vid ställdonets ände vara densamma som utgångsströmmen från styrenheten. Även vid störningar och inkonsekvenser i jordpotentialen kan 4-20mA-utgångskretsen säkerställa att signalströmmen är korrekt genom aktiv negativ återkopplingsjustering.

Längden på 4-20mA-signalkabeln och dess interna resistans har liten inverkan på 4-20mA-signalens störningsmotstånd. Därför används 4-20mA ofta för långdistanskommunikation.

Slutsats

Sammanfattningsvis har 4–20 mA-signalen betydligt bättre prestanda mot störningar än 2–10 V-signalen i industriella miljöer. Detta gäller även för tillämpningar som involverar elektriska ställdon.