Na aplicação do desempenho anti-interferência de atuadores elétricos, o sinal analógico de 4-20mA supera significativamente o sinal analógico de 2-10V. Por que isso acontece?

Análise de sinal de 2 a 10 V

Diagrama anti-interferência para sinal de 2-10V (Controle Inteligente DCL Huayi)

Conforme ilustrado no diagrama acima:

Ao usar 2-10V, devido à maior resistência de entrada no módulo (R=34K), a corrente do sinal de entrada é muito baixa (0,059mA – 0,29mA). O resultado é que a relação sinal-ruído ao longo desse caminho é muito baixa, o que significa que o desempenho de anti-interferência condutiva e radiativa é ruim. Em outras palavras, de uma perspectiva de projeto eletrônico, esta é a parte mais vulnerável.

No caminho do sinal de 2-10V, o dispositivo de saída só pode garantir a correção da tensão de saída (Vo) no lado do controlador (porque o ponto de realimentação de tensão está próximo ao pino de saída). Por outro lado, não é possível garantir a correção da tensão de entrada (Vi) no lado do atuador, porque Vi = Vo + V_ruído + V_{diferença-terra}, onde VnoiseV_{noise} e Vground−diffV_{ground-diff} São altamente suscetíveis a interferências, causando alterações transitórias que são inevitáveis.

O comprimento do cabo de sinal de 2-10V, sua resistência interna e as medidas de blindagem afetam significativamente o desempenho anti-interferência do sinal de 2-10V. Quanto mais longo o cabo, maior a resistência interna e pior a blindagem, pior a resistência do sinal de 2-10V à interferência. Portanto, o sinal de 2-10V é comumente usado para comunicação de curtíssima distância.

Análise de sinal de 4-20mA

Diagrama anti-interferência para sinal de 4-20mA (Controle Inteligente DCL Huayi)

Em comparação com 2-10V, 4-20mA resolve duas deficiências críticas do sinal de 2-10V. Como mostrado no diagrama acima:

Ao usar 4-20mA, devido à menor resistência de entrada do módulo (R=120 ohms), a corrente do sinal de entrada é relativamente alta (4mA – 20mA). Isso resulta em uma relação sinal-ruído mais alta nesse caminho, o que significa que o desempenho de anti-interferência condutiva e radiativa é melhor. Consequentemente, o sinal de 4-20mA é muito mais difícil de sofrer interferências.

No caminho do sinal de 4-20 mA, o dispositivo de saída garante a correção de toda a corrente do laço de saída, incluindo tanto a corrente na saída quanto a corrente na entrada do atuador. Isso ocorre porque o alvo da amostragem de realimentação do circuito de saída é a corrente na extremidade de saída do laço de 4-20 mA, e a corrente é igual em todo o laço de sinal. Portanto, a corrente amostrada na extremidade do atuador deve ser a mesma que a corrente de saída do controlador. Mesmo na presença de interferências e inconsistências no potencial de terra, o circuito de saída de 4-20 mA garante a correção da corrente do sinal por meio do ajuste ativo de realimentação negativa.

O comprimento do cabo de sinal de 4-20mA e sua resistência interna têm pouco impacto no desempenho anti-interferência do sinal de 4-20mA. Portanto, o sinal de 4-20mA é comumente usado para comunicação de longa distância.

Conclusão

Em conclusão, o sinal de 4-20mA apresenta desempenho anti-interferência significativamente melhor do que o sinal de 2-10V em ambientes industriais. Isso também se aplica a aplicações que envolvem atuadores elétricos.