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Was ist 20mA Stromschleife: serielle Datenkommunikation

Was ist 20mA Stromschleife: serielle Datenkommunikation


Die Stromschleifentechnologie für die serielle Datenkommunikation ist eine Technik, die einige Vorteile gegenüber dem weiter verbreiteten Spannungsansatz aufweist.

Ausgehend von einer konstanten Stromversorgung kann die Stromschleife über große Entfernungen kommunizieren, bei denen Spannungsabfälle ein Problem darstellen können.

Obwohl eine Vielzahl von Strompegeln verwendet werden kann, ist die mit Abstand häufigste 20-mA-Stromschleife.

Das 20-mA-Stromschleifenschema wird seit vielen Jahren zum Senden digitaler Daten verwendet. Obwohl dies kein formaler Standard ist, handelt es sich um einen De-facto-Standard, der für viele serielle Datenkommunikationsanwendungen weit verbreitet war. Es wurde in die alten Ferndrucker oder Teletypen integriert, um Daten zwischen zwei Geräten zu senden und in einer Vielzahl anderer Anwendungen zu verwenden. Tatsächlich verwendeten viele ältere Maschinen (vor den 1960er Jahren) ein 60-mA-Stromschleifensystem, obwohl spätere Maschinen einen 20-mA-Stromschleifennorm verwendeten - der erste war der Teletyp Modell 33.

Heutzutage ist das derzeitige Schleifensystem nicht so weit verbreitet, findet jedoch aufgrund seiner Vorteile immer noch Anwendung in einer Reihe von Bereichen. Als RS-422 zum ersten Mal eingeführt wurde (erstmals 1978 eingeführt) und dann RS-485 (erstmals 1983 eingeführt), ließ die Popularität der 20-mA-Stromschleife bald nach. Es wird heute nur noch selten verwendet, ist der Vollständigkeit halber hier enthalten.

Vor- und Nachteile der Stromschleife

Das 20-mA-Stromschleifenformat für die serielle Datenkommunikation bietet eine Reihe von Vorteilen, die bedeuten, dass es immer noch in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird. Es ist jedoch notwendig, die Vor- und Nachteile für jede Anwendung auszugleichen.

20mA Stromschleifenvorteile

  • Leitungsverluste sind normalerweise nicht signifikant: Die Tatsache, dass eine Stromquelle verwendet wird, bedeutet, dass Spannungsverluste, die durch den Leitungswiderstand verursacht werden, wahrscheinlich kein Problem verursachen.
  • Kann für lange Strecken verwendet werden: Da Spannungsverluste normalerweise nicht signifikant sind, können 20-mA-Stromschleifensysteme für die Übertragung von Daten über große Entfernungen, manchmal bis zu mehreren Kilometern, verwendet werden.
  • Kann vom Boden isoliert werden: Durch die Verwendung von Optokopplern ist es möglich, das Signalisierungssystem von der Erde zu isolieren.
  • Bereitstellung einer einfachen Form der Vernetzung: Da das System eine Stromschleife verwendet, können mehrere Ferndrucker ausgeführt werden, die Daten von einer Quelle empfangen, indem jeder Fernschreiber in die Schleife gestellt wird. Dies bedeutete, dass eine 20-mA-Stromschleife eine frühe Form der Vernetzung darstellte.

20mA Stromschleifen Nachteile

  • Kein offizieller Standard: Keine anerkannte Normungsorganisation hat jemals eine Norm für das 20-mA-Stromschleifensystem veröffentlicht. Dies hat dazu geführt, dass es Unsicherheitsbereiche gibt. Beispielsweise müssen einige technische Details der Schnittstellenschaltungen bekannt sein, um sicherzustellen, dass sie korrekt miteinander verbunden sind.
  • Langsame Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit, mit der Stromschleifensysteme Daten übertragen können, ist im Allgemeinen viel geringer als bei spannungsbasierten Systemen. Für kurze Strecken sind jedoch Geschwindigkeiten von bis zu 19,2 kBaud möglich, für längere Strecken ist es jedoch erforderlich, die Geschwindigkeit zu verringern, möglicherweise bis zu 300 Baud.
  • Bequemlichkeit: Die für spannungsbasierte Signalisierungssysteme verwendeten Schaltungen sind im Allgemeinen bequemer als diejenigen, die für eine 20-mA-Stromschleife verwendet werden.
  • Signalisierung: Viele spannungsbasierte Systeme verwenden mehrere Leitungen zum Handshake, was den Betrieb beschleunigt. Die 20-mA-Stromschleife verwendet traditionell nur zwei Leitungen. Daher müssen alle Handshake-Signale innerhalb des Messaging übertragen werden, wodurch es weniger flexibel wird.

Analoge Stromschleife

Während sich das hier beschriebene Stromschleifensystem auf ein digitales Format konzentriert, das für die Datensignalisierung verwendet wird, verwenden andere Systeme einen analogen Ansatz. Diese Schemata verwenden im Allgemeinen ein 4 - 20 mA Stromschleifensystem und können zur Steuerung von Wandlern verwendet werden.

Analoge 4-20-mA-Stromschleifensysteme sind zwar nach heutigen Maßstäben etwas grob, ermöglichen jedoch die Steuerung eines einzelnen Adernpaares, und auch hier sind die Widerstandsverluste weniger signifikant, was eine genauere Steuerung ermöglicht als die eines spannungsbasierten Systems über eine Entfernung.

Darüber hinaus lassen sich analoge Systeme wie dieses Stromschleifensystem leichter beheben als digitale Systeme, die verwendet werden könnten. Sie können jedoch viel weniger flexibel sein, da immer nur ein Parameter gleichzeitig gesteuert werden kann.

Während das 20-mA-Stromschleifensystem nicht mehr so ​​weit verbreitet ist wie früher, ist es in einigen Nischenbereichen immer noch zu finden. Es hat immer noch Vorteile in Bezug auf zurücklegbare Entfernungen und die Störfestigkeit, die es bieten kann. Es wurde jedoch nie als formaler Standard übernommen. Dies bedeutet, dass bei Verwendung von Geräten mit 20-mA-Stromschleife die Spezifikationen der Schnittstellen von Sender und Empfänger überprüft werden müssen.

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