Токовая петля
То́ковая петля (англ. current loop) — способ передачи информации с помощью измеряемых значений силы электрического тока. Для задания измеряемых значений тока используется, как правило, управляемый источник тока. По виду передаваемой информации различаются аналоговая токовая петля и цифровая токовая петля.
Цифровая токовая петля
Применяется в телекоммуникационном оборудовании и компьютерах для последовательной передачи данных.
История
Токовая петля использовалась задолго до появления стандартов RS-232 и V.24. В 1960-е годы телетайпы начали использовать стандарт токовой петли 60 миллиампер. Последующие модели (одна из первых — Teletype Model ASR-33) использовали стандарт 20 мА. Этот стандарт нашёл широкое применение в мини-компьютерах, которые первоначально использовали телетайпы для диалога с оператором. Постепенно телетайпы уступили место текстовым видеотерминалам, сохраняя интерфейс токовой петли.
Принципы работы
Стандарт цифровой токовой петли использует отсутствие тока как значение SPACE (низкий уровень, логический ноль) и наличие сигнала — как значение MARK (высокий уровень, логическая единица). Отсутствие сигнала в течение длительного времени интерпретируется как состояние BREAK (обрыв линии). Данные передаются старт-стопным методом, формат посылки совпадает c RS-232, например 8-N-1: 8 бит, без чётности, 1 стоп-бит.
Токовая петля может использоваться на значительных расстояниях (до нескольких километров). Для защиты оборудования применяется гальваническая развязка на оптоэлектронных приборах, например оптронах.
Из-за неидеальности источника тока, максимально допустимая длина линии (и максимальное сопротивление линии) зависит от напряжения, от которого питается источник тока. Например при типичном напряжении питания 12 вольт сопротивление не должно превышать 600 Ом.
Источник тока может располагаться в приёмном или передающем конце токовой петли. Узел с источником тока называют активным. В зависимости от конструкции как передатчик, так и приёмник, могут быть либо активными (питать токовую петлю), так и пассивными (питаться от токовой петли).
Для компьютеров семейства ДВК по умолчанию принимается, что передатчик — активный, приёмник — пассивный.
Стандартизация
Стандарт ИРПС/IFSS (ОСТ 11 305.916-84) использует токовую петлю 20 мА для передачи данных. Этот стандарт широко применялся в компьютерах, выпущенных в СССР и странах СЭВ до 1990-х годов. Например ДВК, Электроника-60, Электроника Д3-28, СМ ЭВМ и т. д. Физическое исполнение разъёмов ИРПС в стандарте не закреплено, что породило массу вариантов. Часто употребляется разъём СНО53-8-2.
За рубежом токовая петля (Current Loop) специфицирована в стандартах IEC 62056-21 / DIN 66258.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) использует стандарт токовой петли на 5-штырьковом разъёме DIN 41524 со скоростью 31,25 кбит/с.
Для компьютеров IBM PC и IBM PC XT имелась плата IBM Asynchronous Communications Adapter, поддерживающая последовательную передачу по RS-232 или токовой петле. Для передачи сигналов токовой петли используются незадействованные контакты на разъёме DB25. В более поздних разработках остался только RS-232.
Аналоговая токовая петля
Аналоговая токовая петля используется для передачи аналогового сигнала по паре проводов в лабораторном оборудовании, системах управления производством и т. д.
Применяется смещённый диапазон 4—20 мА, то есть наименьшее значение сигнала (например, 0) соответствует току 4 мА, а наибольшее — 20 мА. Таким образом весь диапазон допустимых значений занимает 16 мА. Нулевое значение тока в цепи означает обрыв линии и позволяет легко диагностировать такую ситуацию. Иногда в приборах реализуют индикацию дополнительных ситуаций при помощи передачи силы тока вне диапазона 4-20 мА (например, 3,8 мА или 20,5 мА).
Интерфейс аналоговой токовой петли позволяет использовать разнообразные датчики (давления, потока, кислотности и т. д.) с единым электрическим интерфейсом. Также данный интерфейс может использоваться для управления регистрирующими и исполнительными устройствами: самописцами, заслонками и т. д.
Диапазоны токов и напряжений описаны в ГОСТ 26.011-80 «Средства измерений и автоматизации. Сигналы тока и напряжения электрические непрерывные входные и выходные».
Основное преимущество токовой петли (по сравнению с более дешёвой параметрической передачей напряжением) — то, что в отличие от падающего в зависимости от нагрузки и длины трассы напряжения точность передачи данных при помощи силы тока не зависит от длины и сопротивления линии передачи, поскольку управляемый источник тока будет автоматически поддерживать требуемый ток в линии. Такая схема позволяет запитывать датчик непосредственно от линии передачи. Несколько приёмников можно соединять последовательно, источник тока будет поддерживать требуемый ток во всех одновременно (согласно правилам Кирхгофа). Но если в цепи появятся утечки, работа токовой петли нарушится, и средствами реализации самой токовой петли это не обнаруживается, что необходимо учитывать при проектировании ответственных производственных участков.
Поверх аналоговой токовой петли можно передавать цифровую информацию. Такой способ передачи данных описан в HART-протоколе. Конкурирующими протоколами, способными в будущем вытеснить HART, являются различные цифровые полевые шины, такие как Foundation fieldbus или PROFIBUS.
Ссылки
- Current Signal Systems. Chapter 9 — Electrical Instrumentation Signals (англ.)
- http://www.ni.com/white-paper/6940/en/ (англ.)
- https://www.predig.com/indicatorpage/back-basics-fundamentals-4-20-ma-current-loops (англ.)
- https://www.electronics-notes.com/articles/connectivity/serial-data-communications/20ma-current-loop-introduction-what-is.php (англ.)
- https://www.acromag.com/sites/default/files/Acromag_Intro_TwoWire_Transmitters_4_20mA_Current_Loop_904A.pdf (англ.)
- http://www.bookasutp.ru/Chapter2_4.aspx
- http://easyelectronics.ru/tokovaya-petlya.html
В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Токовая петля, Что такое Токовая петля? Что означает Токовая петля?
To kovaya petlya angl current loop sposob peredachi informacii s pomoshyu izmeryaemyh znachenij sily elektricheskogo toka Dlya zadaniya izmeryaemyh znachenij toka ispolzuetsya kak pravilo upravlyaemyj istochnik toka Po vidu peredavaemoj informacii razlichayutsya analogovaya tokovaya petlya i cifrovaya tokovaya petlya Cifrovaya tokovaya petlyaPreobrazovatel RS 232 tokovaya petlya Primenyaetsya v telekommunikacionnom oborudovanii i kompyuterah dlya posledovatelnoj peredachi dannyh Istoriya Tokovaya petlya ispolzovalas zadolgo do poyavleniya standartov RS 232 i V 24 V 1960 e gody teletajpy nachali ispolzovat standart tokovoj petli 60 milliamper Posleduyushie modeli odna iz pervyh Teletype Model ASR 33 ispolzovali standart 20 mA Etot standart nashyol shirokoe primenenie v mini kompyuterah kotorye pervonachalno ispolzovali teletajpy dlya dialoga s operatorom Postepenno teletajpy ustupili mesto tekstovym videoterminalam sohranyaya interfejs tokovoj petli Principy raboty Standart cifrovoj tokovoj petli ispolzuet otsutstvie toka kak znachenie SPACE nizkij uroven logicheskij nol i nalichie signala kak znachenie MARK vysokij uroven logicheskaya edinica Otsutstvie signala v techenie dlitelnogo vremeni interpretiruetsya kak sostoyanie BREAK obryv linii Dannye peredayutsya start stopnym metodom format posylki sovpadaet c RS 232 naprimer 8 N 1 8 bit bez chyotnosti 1 stop bit Tokovaya petlya mozhet ispolzovatsya na znachitelnyh rasstoyaniyah do neskolkih kilometrov Dlya zashity oborudovaniya primenyaetsya galvanicheskaya razvyazka na optoelektronnyh priborah naprimer optronah Iz za neidealnosti istochnika toka maksimalno dopustimaya dlina linii i maksimalnoe soprotivlenie linii zavisit ot napryazheniya ot kotorogo pitaetsya istochnik toka Naprimer pri tipichnom napryazhenii pitaniya 12 volt soprotivlenie ne dolzhno prevyshat 600 Om Istochnik toka mozhet raspolagatsya v priyomnom ili peredayushem konce tokovoj petli Uzel s istochnikom toka nazyvayut aktivnym V zavisimosti ot konstrukcii kak peredatchik tak i priyomnik mogut byt libo aktivnymi pitat tokovuyu petlyu tak i passivnymi pitatsya ot tokovoj petli Dlya kompyuterov semejstva DVK po umolchaniyu prinimaetsya chto peredatchik aktivnyj priyomnik passivnyj Standartizaciya Standart IRPS IFSS OST 11 305 916 84 ispolzuet tokovuyu petlyu 20 mA dlya peredachi dannyh Etot standart shiroko primenyalsya v kompyuterah vypushennyh v SSSR i stranah SEV do 1990 h godov Naprimer DVK Elektronika 60 Elektronika D3 28 SM EVM i t d Fizicheskoe ispolnenie razyomov IRPS v standarte ne zakrepleno chto porodilo massu variantov Chasto upotreblyaetsya razyom SNO53 8 2 Za rubezhom tokovaya petlya Current Loop specificirovana v standartah IEC 62056 21 DIN 66258 MIDI Musical Instrument Digital Interface ispolzuet standart tokovoj petli na 5 shtyrkovom razyome DIN 41524 so skorostyu 31 25 kbit s Dlya kompyuterov IBM PC i IBM PC XT imelas plata IBM Asynchronous Communications Adapter podderzhivayushaya posledovatelnuyu peredachu po RS 232 ili tokovoj petle Dlya peredachi signalov tokovoj petli ispolzuyutsya nezadejstvovannye kontakty na razyome DB25 V bolee pozdnih razrabotkah ostalsya tolko RS 232 Analogovaya tokovaya petlyaAnalogovaya tokovaya petlya ispolzuetsya dlya peredachi analogovogo signala po pare provodov v laboratornom oborudovanii sistemah upravleniya proizvodstvom i t d Primenyaetsya smeshyonnyj diapazon 4 20 mA to est naimenshee znachenie signala naprimer 0 sootvetstvuet toku 4 mA a naibolshee 20 mA Takim obrazom ves diapazon dopustimyh znachenij zanimaet 16 mA Nulevoe znachenie toka v cepi oznachaet obryv linii i pozvolyaet legko diagnostirovat takuyu situaciyu Inogda v priborah realizuyut indikaciyu dopolnitelnyh situacij pri pomoshi peredachi sily toka vne diapazona 4 20 mA naprimer 3 8 mA ili 20 5 mA Interfejs analogovoj tokovoj petli pozvolyaet ispolzovat raznoobraznye datchiki davleniya potoka kislotnosti i t d s edinym elektricheskim interfejsom Takzhe dannyj interfejs mozhet ispolzovatsya dlya upravleniya registriruyushimi i ispolnitelnymi ustrojstvami samopiscami zaslonkami i t d Diapazony tokov i napryazhenij opisany v GOST 26 011 80 Sredstva izmerenij i avtomatizacii Signaly toka i napryazheniya elektricheskie nepreryvnye vhodnye i vyhodnye Osnovnoe preimushestvo tokovoj petli po sravneniyu s bolee deshyovoj parametricheskoj peredachej napryazheniem to chto v otlichie ot padayushego v zavisimosti ot nagruzki i dliny trassy napryazheniya tochnost peredachi dannyh pri pomoshi sily toka ne zavisit ot dliny i soprotivleniya linii peredachi poskolku upravlyaemyj istochnik toka budet avtomaticheski podderzhivat trebuemyj tok v linii Takaya shema pozvolyaet zapityvat datchik neposredstvenno ot linii peredachi Neskolko priyomnikov mozhno soedinyat posledovatelno istochnik toka budet podderzhivat trebuemyj tok vo vseh odnovremenno soglasno pravilam Kirhgofa No esli v cepi poyavyatsya utechki rabota tokovoj petli narushitsya i sredstvami realizacii samoj tokovoj petli eto ne obnaruzhivaetsya chto neobhodimo uchityvat pri proektirovanii otvetstvennyh proizvodstvennyh uchastkov Poverh analogovoj tokovoj petli mozhno peredavat cifrovuyu informaciyu Takoj sposob peredachi dannyh opisan v HART protokole Konkuriruyushimi protokolami sposobnymi v budushem vytesnit HART yavlyayutsya razlichnye cifrovye polevye shiny takie kak Foundation fieldbus ili PROFIBUS SsylkiCurrent Signal Systems Chapter 9 Electrical Instrumentation Signals angl http www ni com white paper 6940 en angl https www predig com indicatorpage back basics fundamentals 4 20 ma current loops angl https www electronics notes com articles connectivity serial data communications 20ma current loop introduction what is php angl https www acromag com sites default files Acromag Intro TwoWire Transmitters 4 20mA Current Loop 904A pdf angl http www bookasutp ru Chapter2 4 aspx http easyelectronics ru tokovaya petlya htmlV state ne hvataet ssylok na istochniki sm rekomendacii po poisku Informaciya dolzhna byt proveryaema inache ona mozhet byt udalena Vy mozhete otredaktirovat statyu dobaviv ssylki na avtoritetnye istochniki v vide snosok 25 marta 2015
