Думаю, что все мало-мальски грамотные инженеры, а тем более электронщики и автоматизаторы, знают о существовании стандартных аналоговых сигналов. Эти сигналы, как правило, могут быть токовыми или сигналами напряжения, и имеют строго определённые диапазоны.
Если говорить о токовых сигналах, то здесь несколько диапазонов. Но самый известный и самый распространённый - это 4…20 мА.
Но почему именно 4…20, а не 0…16 или 0…10, например?
Что касается именно диапазона, то здесь точно не скажу. Но могу предположить, что когда-то они были подобраны экспериментально. Ну, например, если речь идёт о температуре, то если нам надо измерять её в диапазоне 0…100 градусов, то тогда одному градусу будет соответствовать
16 / 100 = 0,16 мА
то есть для того, чтобы отследить изменение температуры на 1 градус, наш измеритель тока должен иметь чувствительность не менее 0,16 мА на градус.
Это в общем-то вполне возможно. Стоимость таких приборов относительно невысока.
А вот если бы диапазон выходного сигнала датчика был 0…1 мА, то тогда чувствительность прибора должна была бы быть уже
1 / 100 = 0,01 мА
такой прибор будет уже более сложным и дорогим.
Ну а почему бы тогда не увеличить диапазон, например, до 0…100? Ну а здесь уже возникает вопрос потребления. Часто датчики имеют автономное питание. И ток на выходном сигнале взять из воздуха не получится - его надо вырабатывать. И если сделать выходной диапазон слишком большим, то и потребление энергии датчиком будет слишком большим.
Так что могу предположить, что эти диапазоны сформировались, исходя из чувствительности и стоимости приборов тех времён, а также в целях снижения энергопотребления датчиками. Ну а далее менять стандарты смысла уже не было.
Но всё-таки почему 4…20, а не 0…16?
Оказывается, и этому есть объяснение.
Понятно, что сигнал передаётся по проводам. И эти провода могут вносить свои погрешности, особенно если оне не вполне исправны. К тому же сам прибор, вырабатывающий сигнал, может работать не совсем правильно.
Поэтому и был установлен нижний порог в 4 мА - если датчик выдаёт меньше этого значения, то можно считать, что датчик или линия неисправны. То есть ненулевое начальное значение используется для контроля исправности линии и/или датчика.
Особо умные датчики могут в этом диапазоне формировать сигнал об ошибке. Например, 1 мА - низкое напряжение питания, 2 мА - неисправность чувствительного элемента и т.п.
Правда, лично я не встречал таких датчиков. Но это не значит, что их нет, и что их невозможно сделать.
Ну что же. На этом пока всё. Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые статьи.