Интерфейс “токовая петля” относится к двухточечным интерфейсам (точка-точка). То есть обычно он используется для обмена данными между двумя устройствами. Основная область применения - передача аналоговых сигналов на расстояние до десятков метров. И в автоматизации производства такие интерфейсы применяются очень часто.
Почему он так называется? Потому что токовая петля (current loop) - это способ передачи данных с помощью измеряемых значений силы электрического тока. Для задания измеряемых значений тока обычно используется управляемый источник тока. И это как бы петля, которая замыкает передатчик и приёмник (в аналоговых схемах это обычно датчик и измерительный прибор).
По виду передаваемых данных различаются аналоговая токовая петля (например, 4…20 мА) и цифровая токовая петля (например, RS-485).
Аналоговая токовая петля довольно часто применяется с различными датчиками (температуры, давления и т.п.). Обычно на выходе таких датчиков ток в пределах 4…20 мА, который линейно зависит от измеряемой величины. А значение тока менее 4 мА считается неисправностью датчика или интерфейса (это можно использовать для диагностики, поэтому и начинается диапазон не с 0, а с 4 мА).
На рисунке показан пример аналоговой токовой петли. Здесь у нас есть какой-то датчик, который что-то измеряет и преобразует измеренное значение в ток в диапазоне 4…20 мА. Ток I на выходе датчика линейно изменяется в зависимости от измеряемого значения Х (см. график).
Также надо помнить, что линия связи имеет какое-то сопротивление (Rлс). Это сопротивление надо учитывать, поэтому калибровать связку “датчик-приёмник” надо не на столе в комфортном офисе, а в реальных условиях, с подключением к реальной линии связи.
Также надо помнить, что входное сопротивление (Rвх) приёмника сигнала не должно превышать определённого наибольшего значения (здесь надо смотреть характеристики датчика). Чем меньше входное сопротивление, тем меньше погрешности, связанные с передачей сигнала по линии связи (это может оказаться решающим фактором при выборе из нескольких однотипных приборов, так что характеристики измерителей тоже надо смотреть).
В приёмниках интерфейса токовые сигналы обычно преобразуются в напряжение, а затем - в цифровой формат с помощью АЦП.
Несмотря на ограниченные возможности аналогового интерфейса “токовая петля”, он используется достаточно широко, поскольку промышленностью выпускается большое количество датчиков с аналоговым выходом, а также микросхем (преобразователи ток-напряжение, АЦП и др.) для работы с сигналами такого рода.
О цифровых интерфейсах “токовая петля” как-нибудь в другой раз. Подписывайтесь на канал, чтобы ничего не пропустить…