Токовая петля
Историческая справка
До начала 1960-х в телепринтерах для связи на большие расстояния применялась токовая петля 60мА. В 1962 была представлена модель 33 телетайпа с 20мА токовой петлей. После этого этот интерфейс стал широко использоваться. На протяжении 60-х, 70-х и 80-х интерфейс 20мА токовая петля применялся во многом оборудовании. Этот интерфейс стал популярным из-за его низкой цены при использовании на больших расстояниях, а также высокой помехоустойчивостью передачи данных.
Описание
В интерфейсе токовая петля электрическим сигналом является ток, а не напряжение. Токовая петля может работать в дуплексном, полудуплексном режиме, а также в активном или пассивном режиме.
Этот стандарт позволяет передавать данны на расстояния до 600 м со скоростью до 19.2 кБод.
Основные особенности
большая дальность чем у RS-232
помехоустойчивость передачи данных
расстояния до 600 м
скорость передачи до 19.2 кБод
Полнодуплексная схема
Одновременная двунаправленная передача данных возможна по этой схеме. Для этого режима необходимы два генератора тока 20мА. Например, карта IBM адаптера последовательного интерфейса имеет в своем составе только один генератор тока. В этом случае для создания полного соединения второе устройство должно иметь генератор тока для создания второй токовой петли.
Полнодуплексная схема 20 mA
Симплексная схема 20 мА
Основными элементами 20 мА токовой петли являются источник тока, токовый ключ и токовый детектор. Передатчик - это токовый ключ, а приемник - детектор тока. Схема, содержащая источник тока называется активной стороной, другие элементы интерфейса - пассивной. В симплексной схеме передатчики и приемники располагаются последовательно в одной токовой петле. При работе одного передатчика оба приемника принимают данные.
Симплексная схема 20 mA (возможна только поочередная передача данных)
Сравнение уровней сигналов RS-232 и 20мА токовой петли
На рисунке ниже представлены уровни сигналов интерфейса RS-232 и их соответствие с интерфейсом токовой петли 20 мА. Для токовой петли наличие тока соответствует пассивному состоянию (отсутствие передачи данных).
Сравнение уровней RS-232 и 20мА токовой петли
Схема преобразователя аналоговой токовой петли 4-20 мА
Эта схема упоминается здесь потому, что иногда ее путают с 20мА токовой петлей. Назначение данной схемы - передача сигнала от удаленного аналогового датчика через токовой сигнал. Для передачи сигнала требуется только два провода и источник питания датчика. Для питания датчика используется источник напряжения 24В. Удаленный датчик изменяет ток в петле в соответствии с измеренным параметром. На последовательном резисторе RL этот ток преобразуется в напряжение, которое далее может быть обработано.
Схема преобразователя аналоговой токовой петли 4 - 20 мА
HART® 4 - 20 мАтоковая петля
Это другой пример комбинирования аналоговой и цифровой токовой петли схемы 4 - 20 мА. Для этой токовой петли применяется коммуникационный протокол HART®. HART® протокол используется для интеллектуальных удаленных преобразователей, совместимых с аналоговой токовой петлей 4-20 мА, а также имеющих цифровой обмен по тем же проводам. Это осуществляется за счет применения двухтонального частотного сигнала (FSK) сигнала с уровнями 4-20 мА.
Схема аналоговой токовой петли 4 к 20 мА с цифровой передачей данных по HART протоколу