Az elektromos aktuátorok interferencia-ellenállásának alkalmazásakor a 4-20 mA-es analóg jel jelentősen felülmúlja a 2-10 V-os analóg jelet. Miért van ez így?

2-10V jelelemzés

Interferencia-diagram 2-10 V-os jelhez (DCL Huayi intelligens vezérlés)

Amint a fenti ábrán látható:

2-10V használata esetén a modul nagyobb bemeneti ellenállása (R=34K) miatt a bemeneti jeláram nagyon alacsony (0,059mA – 0,29mA). Ennek eredményeként a jel-zaj viszony ezen az útvonalon nagyon alacsony, ami azt jelenti, hogy a vezetőképes és sugárzási interferencia-ellenállás gyenge. Más szóval, az elektronikai tervezés szempontjából ez a legsebezhetőbb rész.

A 2-10V-os jelútvonalon a kimeneti eszköz csak a vezérlőoldalon tudja biztosítani a kimeneti feszültség (Vo) helyességét (mivel a feszültség-visszacsatolási pont közel van a kimeneti lábhoz). Másrészt a beavatkozóoldalon a bemeneti feszültség (Vi) helyessége nem garantálható, mert Vi=Vo+Vzaj+Vföld−különbségVi = Vo + V_{zaj} + V_{föld-különbség}, ahol VzajV_{zaj} és Vtalaj-különbségV_{talaj-különbség} rendkívül érzékenyek az interferenciára, ami elkerülhetetlen átmeneti változásokat okozhat.

A 2-10V-os jelkábel hossza, belső ellenállása és árnyékolási intézkedései jelentősen befolyásolják a 2-10V-os jel interferenciavédelmi teljesítményét. Minél hosszabb a kábel, annál nagyobb a belső ellenállás, és minél rosszabb az árnyékolás, annál rosszabb a 2-10V-os jel interferenciával szembeni ellenállása. Ezért a 2-10V-ot általában nagyon rövid távolságú kommunikációhoz használják.

4-20mA jel elemzés

Interferencia-diagram 4-20 mA-es jelhez (DCL Huayi intelligens vezérlés)

A 2-10V-hoz képest a 4-20mA a 2-10V-os jel két kritikus gyengeségét kezeli. Amint a fenti ábra mutatja:

4-20 mA használata esetén a modul alacsonyabb bemeneti ellenállása (R=120 ohm) miatt a bemeneti jeláram viszonylag magas (4 mA – 20 mA). Ez magasabb jel-zaj arányt eredményez ezen az útvonalon, ami azt jelenti, hogy a vezetőképes és sugárzási interferencia-szűrés jobb. Ennek eredményeként a 4-20 mA-es jel sokkal nehezebben zavarható.

A 4-20 mA-es jelútvonalon a kimeneti eszköz biztosítani tudja a teljes kimeneti hurokáram helyességét, beleértve mind a kimeneti oldalon lévő áramot, mind a beavatkozó bemenetén lévő áramot. Ez azért van, mert a kimeneti áramkör visszacsatolásos mintavételezési célja a 4-20 mA-es hurok kimeneti végén lévő áram, és az áram a teljes jelhurokban egyenlő. Ezért a beavatkozó végén mintavételezett áramnak meg kell egyeznie a vezérlő kimeneti áramával. Interferencia és földelési potenciál inkonzisztenciái esetén is a 4-20 mA-es kimeneti áramkör aktív negatív visszacsatolásos beállítással biztosítja a jeláram helyességét.

A 4-20 mA-es jelkábel hossza és belső ellenállása csekély hatással van a 4-20 mA-es jel interferenciavédelmi teljesítményére. Ezért a 4-20 mA-t általában nagy távolságú kommunikációhoz használják.

Következtetés

Összefoglalva, a 4-20 mA-es jel ipari környezetben lényegesen jobb interferencia-ellenállással rendelkezik, mint a 2-10 V-os jel. Ez az elektromos aktuátorokat tartalmazó alkalmazásokra is igaz.