इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स के एंटी-इंटरफेरेंस प्रदर्शन के अनुप्रयोग में, 4-20mA एनालॉग सिग्नल 2-10V एनालॉग सिग्नल से कहीं बेहतर प्रदर्शन करता है। ऐसा क्यों है?

2-10V सिग्नल विश्लेषण

2-10V सिग्नल के लिए हस्तक्षेप-रोधी आरेख (DCL हुआयी इंटेलिजेंट कंट्रोल)

जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

2-10V वोल्टेज का उपयोग करते समय, मॉड्यूल पर उच्च इनपुट प्रतिरोध (R=34K) के कारण, इनपुट सिग्नल करंट बहुत कम (0.059mA – 0.29mA) होता है। परिणामस्वरूप, इस पथ पर सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात बहुत कम होता है, जिसका अर्थ है कि चालकता और विकिरण संबंधी हस्तक्षेप रोधी क्षमता कमजोर है। दूसरे शब्दों में, इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन के दृष्टिकोण से, यह सबसे कमजोर हिस्सा है।

2-10V सिग्नल पथ में, आउटपुट डिवाइस केवल कंट्रोलर साइड पर आउटपुट वोल्टेज (Vo) की शुद्धता सुनिश्चित कर सकता है (क्योंकि वोल्टेज फीडबैक बिंदु आउटपुट पिन के निकट है)। दूसरी ओर, एक्चुएटर साइड पर इनपुट वोल्टेज (Vi) की शुद्धता की गारंटी नहीं दी जा सकती, क्योंकि Vi=Vo+Vnoise+Vground−diffVi = Vo + V_{noise} + V_{ground-diff}, कहाँ VnoiseV_{noise} और Vground−diffV_{ground-diff} ये हस्तक्षेप के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, जिसके कारण क्षणिक परिवर्तन होते हैं जो अपरिहार्य होते हैं।

2-10V सिग्नल केबल की लंबाई, उसका आंतरिक प्रतिरोध और परिरक्षण उपाय 2-10V सिग्नल के हस्तक्षेप-रोधी प्रदर्शन को काफी हद तक प्रभावित करते हैं। केबल जितनी लंबी होगी, आंतरिक प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा, और परिरक्षण जितना कमजोर होगा, 2-10V सिग्नल का हस्तक्षेप-रोधी प्रदर्शन उतना ही खराब होगा। इसलिए, 2-10V का उपयोग आमतौर पर बहुत कम दूरी के संचार के लिए किया जाता है।

4-20mA सिग्नल विश्लेषण

4-20mA सिग्नल के लिए हस्तक्षेप-रोधी आरेख (DCL Huayi इंटेलिजेंट कंट्रोल)

2-10V की तुलना में, 4-20mA सिग्नल की दो महत्वपूर्ण कमियों को दूर करता है। जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

4-20mA करंट का उपयोग करते समय, मॉड्यूल पर कम इनपुट प्रतिरोध (R=120 ओम) के कारण, इनपुट सिग्नल करंट अपेक्षाकृत अधिक होता है (4mA – 20mA)। इसके परिणामस्वरूप, इस पथ पर सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात बेहतर होता है, यानी चालकता और विकिरण संबंधी हस्तक्षेप-रोधी क्षमता बेहतर होती है। फलस्वरूप, 4-20mA सिग्नल में हस्तक्षेप करना बहुत कठिन हो जाता है।

4-20mA सिग्नल पथ में, आउटपुट डिवाइस आउटपुट लूप के संपूर्ण करंट की शुद्धता सुनिश्चित कर सकता है, जिसमें आउटपुट साइड का करंट और एक्चुएटर इनपुट का करंट दोनों शामिल हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि आउटपुट सर्किट का फीडबैक सैंपलिंग लक्ष्य 4-20mA लूप के आउटपुट सिरे पर करंट होता है, और यह करंट पूरे सिग्नल लूप में समान रहता है। इसलिए, एक्चुएटर सिरे पर सैंपल किया गया करंट कंट्रोलर से प्राप्त आउटपुट करंट के समान होना चाहिए। हस्तक्षेप और ग्राउंड पोटेंशियल में असमानता की स्थिति में भी, 4-20mA आउटपुट सर्किट सक्रिय नेगेटिव फीडबैक समायोजन के माध्यम से सिग्नल करंट की शुद्धता सुनिश्चित कर सकता है।

4-20mA सिग्नल केबल की लंबाई और उसका आंतरिक प्रतिरोध, 4-20mA सिग्नल के हस्तक्षेप-रोधी प्रदर्शन पर बहुत कम प्रभाव डालते हैं। इसलिए, लंबी दूरी के संचार के लिए आमतौर पर 4-20mA का उपयोग किया जाता है।

निष्कर्ष

निष्कर्षतः, औद्योगिक वातावरण में 4-20mA सिग्नल का हस्तक्षेप रोधी प्रदर्शन 2-10V सिग्नल की तुलना में कहीं बेहतर है। यह बात विद्युत एक्चुएटर्स से संबंधित अनुप्रयोगों पर भी लागू होती है।