تفاوت حلقه جریان سیگنال آنالوگ و لوپ جریان سیگنال دیجیتال

تصور کنید در یک کارخانه صنعتی بزرگ، هزاران سنسور و تجهیزات کنترلی با هم در تعامل‌اند تا فرآیندهای پیچیده را به‌درستی هدایت کنند. در این میان، انتقال دقیق اطلاعات میان این تجهیزات نقشی حیاتی دارد. مهندسان برای این کار راهکارهای مختلفی را به کار می‌گیرند؛ اما یکی از روش‌های قدیمی و همچنان پرکاربرد، حلقه جریان سیگنال است که به رغم پیشرفت‌های دیجیتال، جایگاه خود را در بسیاری از صنایع حفظ کرده است.

آمازون ابزار، با تامین برندهای معتبر و حتی کمیاب در ایران، یاریگر شما در خرید ابزار دقیق است.

حلقه جریان سیگنال آنالوگ 4-20 میلی‌آمپر

در سیستم‌های آنالوگ، سیگنال‌ها به‌صورت پیوسته و متناسب با مقدار فیزیکی مورد اندازه‌گیری تغییر می‌کنند. حلقه جریان 4-20 میلی‌آمپر به‌عنوان یک روش استاندارد برای انتقال این سیگنال‌ها، مزایای متعددی دارد:

• کاهش تاثیر نویز: به دلیل استفاده از جریان به‌جای ولتاژ، تاثیر نویزهای الکتریکی کاهش می‌یابد.
• سازگاری گسترده: بسیاری از تجهیزات صنعتی با این استاندارد سازگار هستند که امکان یکپارچه‌سازی آسان‌تر را میسر می‌سازد.

به عنوان مثال ترانسمیتر فشار، یکی از ابزار دقیق استفاده کننده از حلقه جریان سیگنال آنالوگ است. برای استعلام  قیمت ترانسمیتر فشار، کافی است .

اجزای یک حلقه ۴-۲۰ میلی آمپر

یک حلقه جریان آنالوگ 4-20 میلی‌آمپر شامل اجزای کلیدی زیر است:

1. منبع تغذیه: تامین انرژی مورد نیاز سیستم
2. سنسور: اندازه‌گیری کمیت فیزیکی
3. فرستنده: تبدیل سیگنال خام سنسور به 4-20 میلی‌آمپر
4. سیم‌کشی: انتقال جریان بدون افت سیگنال
5. کنترلر: پردازش و استفاده از سیگنال
6. بار الکتریکی: تبدیل جریان به ولتاژ
7. مسیر برگشت جریان: تکمیل حلقه مدار

استفاده از این حلقه جریان در صنعت باعث افزایش دقت اندازه‌گیری، کاهش نویز و امکان انتقال سیگنال در فواصل طولانی بدون افت کیفیت می‌شود.

مزایای حلقه جریان 4-20 میلی‌آمپر

حلقه جریان 4-20 میلی‌آمپر از دهه 1950 به‌عنوان استاندارد اصلی برای انتقال سیگنال و کنترل الکترونیکی در سیستم‌های کنترلی مورد استفاده قرار گرفته است. در یک حلقه جریان، سیگنال از یک منبع تغذیه DC تامین شده، از طریق فرستنده به کنترلر وارد شده و سپس به منبع تغذیه بازمی‌گردد. 

مزیت لوپ جریان، این است که مقدار جریان در فواصل طولانی کاهش پیدا نمی‌کند؛ بنابراین سیگنال جریان در تمام اجزای لوپ ثابت باقی می‌ماند. در نتیجه استفاده از این روش، دقت سیگنال تحت تاثیر افت ولتاژ در سیم‌ کشی‌های رابطه قرار نمی‌گیرد.

مزیت جریان 4 میلی‌آمپر به عنوان "صفر زنده"

استفاده از مقدار 4 میلی‌آمپر به عنوان "صفر زنده" باعث بهبود نسبت سیگنال به نویز در سطوح پایین می‌شود. همچنین، این مقدار حداقل باعث می‌شود که خرابی در سیستم لوپ به راحتی تشخیص داده شود. در یک حلقه جریان غیر فعال که دارای قطع یا مشکل در اتصالات است، مقدار جریان برابر با صفر خواهد بود که خارج از محدوده سیگنال معتبر 4-20 میلی‌آمپر است.

بررسی صحت حلقه جریان 4-20 میلی‌آمپر

کالیبراتورهای لوپ جریان یا تست لوپ جریان، معمولاً برای آزمایش لوپ‌هایی که پارامترهایی مانند pH، فشار، دما، سطح و جریان را اندازه‌گیری می‌کنند، استفاده می‌شوند. 

تأیید صحت عملکرد حلقه 4-20 میلی‌آمپر یکی از مراحل اساسی در کالیبراسیون ابزار دقیق از جمله کالیبراسیون گیج فشار است. بررسی کامل حلقه شامل تست خروجی فرستنده، سیم‌ کشی، ورودی سیستم کنترلی و همچنین کارت ورودی سیستم کنترلی و سیم‌کشی برگشتی به فرستنده می‌شود.

لوپ جریان سیگنال دیجیتال

با پیشرفت فناوری، استفاده از سیگنال‌های دیجیتال در سیستم‌های کنترلی رواج یافته است. در این روش، اطلاعات به‌صورت داده‌های دیجیتال منتقل می‌شوند که مزایای زیر را به‌همراه دارد:

• دقت بالا: سیگنال‌های دیجیتال امکان انتقال داده‌ها با دقت و صحت بیشتری را فراهم می‌کنند.
• مقاومت در برابر نویز: سیگنال‌های دیجیتال کمتر تحت تاثیر نویزهای الکتریکی قرار می‌گیرند.
• امکان انتقال اطلاعات بیشتر: با استفاده از پروتکل‌های دیجیتال، می‌توان اطلاعات متنوعی را از طریق یک کانال منتقل کرد.

مقایسه حلقه جریان سیگنال آنالوگ و دیجیتال

هر دو روش مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بین آن‌ها بستگی به نیازهای سیستم دارد؛ در جدول زیر، مقایسه‌ای بین حلقه جریان سیگنال آنالوگ و دیجیتال ارائه شده است:

نتیجه‌گیری

حلقه جریان 4-20 میلی‌آمپر به‌عنوان یک روش موثر و قابل اعتماد برای انتقال سیگنال‌های آنالوگ در صنایع مختلف شناخته می‌شود. با این حال، با پیشرفت فناوری و مزایای سیگنال‌های دیجیتال، انتخاب بین این دو روش باید با توجه به نیازها، بودجه و پیچیدگی سیستم انجام شود.

کارشناسان آمازون ابزار با سالها تجربه در خرید ابزار دقیق، یاریگر شما در تجهیز مجموعه های عظیم صنعتی هستند.

سوالات پر تکرار

1. چرا حلقه جریان 4-20 میلی‌آمپر در صنعت پرکاربرد است؟
زیرا در برابر نویز مقاوم بوده، دقت بالایی دارد و می‌تواند سیگنال را بدون افت کیفیت در فواصل طولانی منتقل کند.

2. تفاوت اصلی بین سیگنال آنالوگ 4-20 میلی‌آمپر و سیگنال دیجیتال چیست؟
سیگنال آنالوگ پیوسته و حساس به نویز است، در حالی که سیگنال دیجیتال دقت بالاتر و مقاومت بیشتری در برابر نویز دارد.

3. چرا مقدار 4 میلی‌آمپر به عنوان «صفر زنده» در حلقه جریان استفاده می‌شود؟
برای بهبود نسبت سیگنال به نویز و تشخیص سریع خرابی‌های احتمالی در سیستم.