Was ist eine Stromschleife?
In Kommunikationsschaltungen ist eine Stromschleife ein elektrisches Signalisierungsschema, das eine Stromquelle und einen Stromempfänger verwendet. Spannungssignalisierungssysteme verwenden den Strom-Spannungs-Wandler und einen entfernten Stromempfänger zum Senden von Hochgeschwindigkeitsdaten über größere Entfernungen. Eine Stromschleife kann unterschiedliche Strompegel für analoge und digitale Kommunikation verwenden. Die analoge Stromschleife verwendet normalerweise einen Signalpegel von 4 bis 20 Milliampere (mA), der einem analogen Wert entspricht.
Elektrische Signalisierungsschemata variieren in Abhängigkeit von den erforderlichen Anstiegs- und Abfallzeiten digitaler Signale. Integrierte Schaltungen auf einer Leiterplatte verwenden das spannungsgesteuerte Schema, das für sehr kurze Entfernungen innerhalb einer Leiterplatte geeignet ist. In einer spannungsgesteuerten Schaltung erfasst der Empfänger eine Spannung, die sehr einfach ist, da eine minimale verteilte Induktivität und Kapazität vorliegt, die die Signalübertragung begrenzen können. Wenn ein Spannungstreiber an einen entfernten Ort senden muss, der mehr als ein paar Meter entfernt ist, benötigt das Signal Zeit, um den Empfänger zu erreichen, und kann in einigen Fällen sogar den Empfänger nicht erreichen.
Für die digitale serielle Kommunikation kann die Stromschleife einen beliebigen Strompegel innerhalb sicherer Grenzen verwenden. Die Strompegel für digitale Signale aufgrund der Art der Drahtschleifen - "Marke / Leerzeichen" oder "Einsen und Nullen" - sind normalerweise Umpolungen. Im Vergleich können serielle Busse Differenzspannungsantriebe verwenden, die ein Twisted Pair verwenden, um jeweils ein Bit zu senden, und um ein einzelnes Bit zu senden, werden zwei Drähte in einem doppelendigen oder symmetrischen Ausgang verwendet.
Die Stromschleife in einer ähnlichen Anwendung sendet einen der Signalspannung proportionalen Strompegel und sendet die Spannung nicht direkt. Jede Spannung am Senderende eines Spannungsantriebs muss verschiedene Faktoren berücksichtigen. Dazu gehören die Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung, die verteilte Induktivität und Kapazität in der Leitung sowie das externe elektromagnetische Rauschen.
Der Stromtreiber in einer Stromschleife kann die Drahtleistung und das externe Rauschen kompensieren. Wenn ein Stromschleifensender beispielsweise 12 mA an den Fernempfänger senden muss, um einen Analogwert anzuzeigen, stehen im Empfänger die gleichen 12 mA zur Verfügung, auch wenn sich der Drahtwiderstand geändert hat. Dies ist auf das Prinzip der gesteuerten Stromquelle zurückzuführen, bei dem die Quelle beabsichtigt, 12 mA zu senden. Wenn sich die Schleifencharakteristiken sogar ziemlich schnell ändern, ist der resultierende Strom immer noch der gleiche, da sich die gesteuerte Stromquelle entsprechend anpasst.