लंबे एनालॉग प्रसारण के लिए वोल्टेज सिग्नल के लिए वर्तमान सिग्नल को क्यों पसंद किया जाता है?


18

कुछ सेंसर वर्तमान स्रोतों की तरह काम करते हैं, और मैंने इसे कई बार देखा है, विशेषकर विंड वेस की तरह बाहरी तारों पर भी। उदाहरण के लिए 0-10 वी वोल्टेज के बजाय 4-20 एमए वर्तमान लूप का उपयोग किया जाता है।

इसके लिए भौतिक स्पष्टीकरण क्या हो सकता है? वर्तमान अधिक लाभप्रद कैसे है?

(मैं ईएमआई हस्तक्षेप के संदर्भ में भी सोच रहा हूं कि क्या वर्तमान लूप संकेत अधिक प्रतिरक्षा है और क्यों।)

कृपया कुछ घटकों के साथ सर्किट आरेख, वोल्टेज वर्तमान स्रोतों का उपयोग करके इस अवधारणा को समझाएं। कैसे आम मोड हस्तक्षेप दोनों मामलों में युग्मित है, आदि और क्यों एक वर्तमान लूप शोर से प्रतिरक्षा है।

संपादित करें:

उत्तरों को पढ़ने के बाद, यहाँ मैं समझता हूँ (अनुकरण आरेख और संबंधित भूखंडों को देखने के लिए क्लिक करें):

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

मैं सभी परिदृश्यों में सामान्य मोड Vcm हस्तक्षेप लागू करता हूं।

पहले शीर्ष आंकड़े में 1Giga ओम प्रतिबाधा के साथ एक वर्तमान स्रोत एक असंतुलित / असंतुलित केबल के माध्यम से प्रेषित होता है और यहां तक ​​कि रिसीवर एकल समाप्त होता है आउटपुट शोर के लिए प्रतिरक्षा है। (1G ओम शोर को कम करता है, इस Rcur को रिसीवर पर जितना अधिक शोर कम होता है)

मध्य आकृति में एक वोल्टेज स्रोत एक असंतुलित केबल के माध्यम से प्रेषित होता है और रिसीवर एकल समाप्त होता है , आउटपुट बहुत शोर होता है।

नीचे की आकृति में एक वोल्टेज स्रोत एक संतुलित केबल के माध्यम से प्रेषित होता है और रिसीवर अंतर-समाप्त होता है , और सामान्य मोड शोर समाप्त हो जाता है।

क्या इस प्रश्न का प्रतिनिधित्व करने के लिए मेरा निष्कर्ष / अनुकरण सही है?


2
ज्यादातर शोर उन्मुक्ति और तार वोल्टेज ड्रॉप सहनशीलता।
KalleMP

1
@KMPMP "अधिक जानकारी के लिए टिप्पणियों का उपयोग करें या सुधार का सुझाव दें। टिप्पणियों में प्रश्नों के उत्तर देने से बचें।" छोटे उत्तरों पर भी लागू होते हैं।
पाइप

2
एक अन्य महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि सेंसर को पावर देने के लिए 4-20mA में हमेशा 4mA होता है। यह एक 2 तार, रिमोट संचालित, पृथक सेंसर है। यह वर्तमान पाश पहलू से काफी अलग शोर के फायदे देता है।
हेनरी क्रून 4'18

1
एक और नोट यह है कि आप पता लगा सकते हैं कि आपके पास 4-20ma सिग्नल के साथ तार टूट गया है।
MadHatter

"क्या इस प्रश्न का प्रतिनिधित्व करने के लिए मेरा निष्कर्ष / अनुकरण सही है?" मुझे लगता है कि तीसरा उदाहरण इतना अच्छा लगता है क्योंकि आपके प्राप्त एम्पलीफायर का सीएमआर (लगभग) एकदम सही है। यदि सीएमआर उतना अच्छा नहीं होता (अधिक यथार्थवादी) तो इसका उदाहरण 1 उदाहरण की तुलना में खराब होगा।
दही

जवाबों:


37

दरअसल शोर के खिलाफ प्रतिरोधक क्षमता के लिए क्या मायने रखता है, वह शक्ति है जिसे सिंगल को परेशान करने के लिए आवश्यक है।

यानी लगभग शून्य प्रतिबाधा के साथ एक इनपुट पर एक वर्तमान संकेत लगभग अनंत प्रतिबाधा के साथ एक इनपुट पर वोल्टेज संकेत के रूप में बुरा है।

क्या जरूरत है गैर-शून्य के साथ-साथ गैर-अनंत प्रतिबाधा के साथ एक रिसीवर है ताकि सिग्नल में कुछ शक्ति शामिल हो ।
अर्थात

  • यदि जानकारी को वोल्टेज के रूप में कोडित किया जाता है, तो अभी भी रिसीवर और प्रवाह में कुछ वर्तमान प्रवाह होना चाहिए
  • यदि सूचना को वर्तमान के रूप में कोडित किया जाता है, तो रिसीवर में कुछ वोल्टेज होना चाहिए।

तो दोनों मामले समान हैं, लेकिन आपने अभी तय किया है कि सिग्नल को वोल्टेज के रूप में कोड करना बेहतर है या वर्तमान के रूप में (दूसरा विकल्प पावर के रूप में कोडित किया जाएगा)। माप उद्देश्यों के लिए वोल्टेज या वर्तमान संकेत सबसे उपयुक्त हैं।

करंट सिग्नल के लिए एक अच्छा तार सिर्फ यह सुनिश्चित करने की जरूरत है कि कोई करंट गुम न हो (या डाला गया), यानी आदर्श रूप से कोई लीकेज नहीं, यानी परफेक्ट आइसोलेशन। यह अभ्यास में काफी अच्छी तरह से पूरा किया जा सकता है।

एक वोल्टेज सिग्नल के लिए एक अच्छा तार यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि कोई भी वोल्टेज खो न जाए, अर्थात आदर्श रूप से कोई वोल्टेज ड्रॉप, तार के साथ पूर्ण चालकता। जब तक आप एक सुपरकंडक्टर का उपयोग नहीं कर रहे हैं यह अभ्यास में पूरा करना लगभग असंभव है।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

किसी भी मामले में रिसीवर प्रतिरोध 0 से ऊपर और अनंत से नीचे अच्छी तरह से होना चाहिए।
अलगाव प्रतिरोध व्यावहारिक रूप से अनंत होना आसान है।
श्रृंखला प्रतिरोध 0 होना व्यावहारिक रूप से असंभव है।

इसलिए अगर सिग्नल को तार के साथ कुछ दूरी पर भेजना पड़ता है, तो वोल्टेज सिग्नल की तुलना में वर्तमान सिग्नल का उपयोग करना बेहतर होता है।


1
आप कहते हैं कि वर्तमान लूप का उपयोग करने का एकमात्र कारण है क्योंकि अगर हम वोल्टेज का उपयोग करते हैं तो वोल्टेज ड्रॉप एक मुद्दा होगा जब यह लंबे केबलों की बात आती है। ईएमआई या सामान्य मोड शोर के संदर्भ में कैसे? यदि एक ही मुड़ ढाल जोड़ी का उपयोग किया जाता है, तो क्या यह दूसरे से श्रेष्ठ है?
सेमी 64

1
यदि ईएमआई एक वोल्टेज को प्रेरित कर सकता है, तो इसे रिसीवर प्रतिबाधा द्वारा एक चालू में बदल दिया जाएगा और यह वर्तमान सिग्नल को प्रभावित करेगा, क्योंकि यह एक वोल्टेज सिंगल को प्रभावित करेगा। वह सब कुछ फर्क करने के लिए आवश्यक शक्ति है।
दही

क्या आप बता सकते हैं कि दो प्रणालियों के लिए वोल्टेज स्रोत और वर्तमान स्रोत और कुछ प्रतिरोधों का उपयोग करके आप क्या कहते हैं? मेरे लिए वाक्यों को चित्रित करना कठिन है।
cm64

मुझे लगता है कि दोनों मामलों (वर्तमान / वोल्टेज स्रोत) को खींचने से बहुत मदद नहीं मिलती है क्योंकि इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि सिग्नल स्रोत एक वर्तमान या वोल्टेज स्रोत (थेवेनिन स्रोत या नॉर्टन स्रोत) है क्योंकि दोनों समान हैं। क्या मायने रखता है, हालांकि, अगर तार को 0 प्रतिरोध नहीं है, तो संकेत को वर्तमान या वोल्टेज के रूप में कोडित किया जाता है।
दही

क्या वह वोल्टेज स्रोत है? वे अनंत प्रतिरोध क्या हैं? क्यों निहित है?
सेमी 64

14

वर्तमान में महान है कि यह एक कंडक्टर के सभी भागों के बराबर है। यानी अगर आप एक तरफ से 15 mA में धकेल रहे हैं, तो दूसरी तरफ 15 mA देख रहा है, भले ही वह 200 m दूर हो। यह समझ में बहुत आसान है और डेटा ट्रांसमिशन को विश्वसनीय बनाता है।

वही वोल्टेज के लिए सच नहीं है। यदि आपके कंडक्टर में उच्च प्रतिबाधा है और विद्युत हस्तक्षेप है, तो आपका इनपुट वोल्टेज संकेत नीचा हो जाएगा और एक वैध वोल्टेज दूसरी तरफ नहीं पहुंच सकता है।

शोर प्रतिरक्षा इस तथ्य से आती है कि वर्तमान लूप एक कम प्रतिबाधा प्रणाली है। यहां देखें कि यह मामला क्यों है: उच्च प्रतिबाधा सर्किट शोर के प्रति अधिक संवेदनशील क्यों हैं?


क्या यह वोल्टेज संकेत से बेहतर ईएमआई या आम-मोड हस्तक्षेप के सभी प्रकार के लिए अधिक प्रतिरक्षा होगा?
cm64

@ cm64 मेरा संपादन देखें
Makoto

कंडक्टर के अलगाव के माध्यम से रिसाव की वर्तमान को उपेक्षित होने के लिए इतना छोटा होना चाहिए।
उवे

1
मुझे अभी भी पता नहीं है कि वर्तमान लूप शोर के प्रति कम प्रतिरक्षा कैसे है
cm64

2
@ माकाटो निरंतर चालू स्रोत उच्च-प्रतिबाधा हैं। यह वही है जो केबल आर के लिए लूप प्रतिरक्षा बनाता है। रिसीवर कम आर है, और यह कैपेसिटिव कपल्ड शोर में मदद करता है
हेनरी क्रून

7

अलग-अलग स्थितियों में वर्तमान सिग्नलिंग के अलग-अलग फायदे हैं, इसलिए कई अलग-अलग उत्तर हैं।

कम आवृत्ति सिग्नलिंग के मामले में।

एक निरंतर वर्तमान स्रोत (प्रेषक) में एक बहुत उच्च प्रतिबाधा है (और एक CV एक बहुत कम प्रतिबाधा है)। इसलिए जब आप काफी उच्च श्रृंखला प्रतिरोध डालते हैं, तो इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता है: सीसी स्रोत पहले से ही सुपर उच्च है, क्या प्रभाव कुछ सौ / हजार अतिरिक्त ओम बनाने जा रहा है? इसी तरह जब आप केबल (C1,2) में शोर को जोड़ते हैं तो उच्च स्रोत R का अर्थ है कि दोनों तार एक साथ ऊपर और नीचे जाते हैं - यह सामान्य मोड शोर है और वर्तमान पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। इस बीच प्राप्त अंत में कम आर है। यह किसी भी कैपेसिटिव कपल्ड शोर को कम करता है, और मजबूत होता है।

एक वोल्टेज प्रणाली विपरीत है। स्रोत में बहुत कम प्रतिबाधा होनी चाहिए। सीरीज आर की बात होने वाली है। आरएक्स को बहुत उच्च इनपुट प्रतिबाधा होने की आवश्यकता है या आपको वोल्टेज डिवाइडर मिलता है। यह कैपेसिटिवली पिकअप शोर करेगा, और नुकसान की संभावना होगी। कैपेसिटिवली इंजेक्ट किया गया शोर आरएस सोर्स से बहता है, और आपको रिसीवर में अंतर वोल्टेज मिलता है।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

उच्च आवृत्ति सिग्नलिंग के मामले में (उदाहरण के लिए वीडियो)

वर्तमान लूप में केबल के दोनों किनारों पर मूल रूप से निरंतर वोल्टेज होता है। इसलिए केबल के पार समाई किसी भी धारा को पार नहीं करती है, और इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। सिग्नल केबल सी के लिए प्रतिरक्षा है, और शोर और ईएमआई से बचाने के लिए अतिरिक्त सी के लिए प्रतिरक्षा है। बहुत कम शक्ति का उपयोग किया जाता है क्योंकि C को चलाना नहीं पड़ता है।


1
यह बहुत आसान का पालन करें। लेकिन क्या मौजूदा लूप में करंट सोर्स के समानांतर नहीं होना चाहिए? qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-3fdb4e6f9d02023a7235d50600f91031
cm64

Im यह समझने की कोशिश कर रहा है कि वर्तमान लूप कॉन्फ़िगरेशन में सामान्य मोड का शोर लगभग कैसे समाप्त हो जाता है। मूल रूप से अपने पहले आरेख पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। मैं सिर्फ यह सुनिश्चित करना चाहता था कि क्या पहले स्रोत सही है।
cm64

1
इसके अलावा, आप की तरह एक प्रतिबाधा-ब्रिजिड कॉन्फ़िगरेशन वोल्टेज सिग्नलिंग के लिए वर्णन करता है ... शायद एसएनआर प्राप्त करने के लिए पॉवर का उपयोग करने के बारे में एक और उत्तर में जो कहा गया था, वह बहुत ही गलत है।
रैकैंडबॉमनमैन

यह केवल एक विचार है: स्रोत I1 की संपत्ति है। यदि आप I बनाम Rload के वक्र को प्लॉट करते हैं और लाइन के ढलान से Rsource की गणना करते हैं तो यह आप की गणना करता है। जैसा कि मैं हमेशा एक जैसा हूं, आप यह गणना करते हुए बचे हैं कि
रूपक

3

जहाँ तक मेरा सवाल है, ये कई मामलों में वर्तमान छोरों को चुनने के दो मुख्य कारण हैं:

  • आप अपने तारों की लंबाई / प्रतिरोध की परवाह नहीं करते हैं। आप एक 3 मीटर तार को 50 मीटर एक में बदल सकते हैं, इसके प्रतिरोध को बदल सकते हैं, संकेत समान होगा (जब तक स्रोत पर्याप्त वोल्टेज / बिजली वितरित कर सकता है, निश्चित रूप से)।
  • आप क्षति और विफलता का पता लगा सकते हैं। यदि आपको 0mA मिलता है, तो या तो आप सेंसर करते हैं या आपका तार टूट गया है। वोल्टेज लूप के साथ यह पता लगाना आसान नहीं है।

EMI के बारे में, यह ज्यादातर समय को प्रभावित नहीं करेगा। ईएमआई आमतौर पर (बहुत) उच्च आवृत्तियों पर आती है, आपके सिग्नल परिवर्तनों की तुलना में तेज़ होती है, इसलिए आप इसे फ़िल्टर कर सकते हैं।

इसके अलावा, ऐसा लगता है कि यह पुराने वायवीय नियंत्रण प्रणालियों से संबंधित है, जहां 3-15psi रेंज का उपयोग किया गया था।


1

एनालॉग सिग्नल के संबंध में याद रखने के लिए कुछ और फिर HART संचार प्रोटोकॉल को एकीकृत करने की क्षमता है। HART (राजमार्ग पता योग्य रिमोट ट्रांसमीटर) एक डिजिटल सिग्नल है जो एनालॉग सिग्नल के शीर्ष पर ओवरलैड होता है जो अतिरिक्त जानकारी को एक ही वायरिंग के माध्यम से भेजने की अनुमति देता है। आजकल अधिकांश स्मार्ट औद्योगिक उपकरण HART क्षमता के साथ काम करते हैं। तो लाभ सिर्फ वोल्टेज ड्रॉप और ईएमआई से कहीं अधिक है।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.