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O que é loop de corrente de 20mA: comunicações de dados seriais

O que é loop de corrente de 20mA: comunicações de dados seriais


A tecnologia de loop de corrente para comunicações de dados seriais é uma técnica que apresenta algumas vantagens sobre a abordagem de tensão mais amplamente usada.

Impulsionado por uma fonte de corrente constante, o loop de corrente é capaz de fornecer comunicações por longas distâncias onde quedas de tensão podem ser um problema.

Embora uma variedade de níveis de corrente possam ser processados, o mais comum, de longe, é o loop de corrente de 20 mA.

O esquema de loop de corrente de 20 mA é usado há muitos anos para o envio de dados digitais. Embora não seja um padrão formal, é um padrão de fato que foi amplamente usado para muitas aplicações de comunicação de dados seriais. Foi incorporado aos antigos teleimpressores ou teletipos para o envio de dados entre dois equipamentos, além de ser usado em uma variedade de outras aplicações. Na verdade, muitas máquinas mais antigas (antes da década de 1960) usavam um sistema de loop de corrente de 60 mA, embora máquinas posteriores adotassem um padrão de loop de corrente de 20 mA - o primeiro sendo o teletipo Modelo 33.

Hoje em dia o sistema de loop de corrente não é tão amplamente utilizado, mas ainda encontra aplicações em várias áreas decorrentes de suas vantagens. Quando o RS-422 foi introduzido pela primeira vez (introduzido pela primeira vez em 1978) e depois o RS-485 (introduzido pela primeira vez em 1983), a popularidade do loop de corrente de 20 mA logo diminuiu. Agora raramente é usado, mas incluído aqui para ser completo.

Vantagens e desvantagens do loop de corrente

O formato de loop de corrente de 20 mA para comunicações de dados seriais tem várias vantagens, o que significa que ainda é usado em uma variedade de aplicações. No entanto, é necessário equilibrar as vantagens e desvantagens de qualquer aplicação.

Vantagens de loop de corrente de 20mA

  • As perdas de linha geralmente não são significativas: O fato de ser usada uma fonte de corrente significa que as perdas de tensão causadas pela resistência da linha provavelmente não causarão problemas.
  • Pode ser usado para longas distâncias: Como as perdas de tensão normalmente não são significativas, os sistemas de loop de corrente de 20mA podem ser processados ​​para transportar dados por longas distâncias, às vezes até vários quilômetros.
  • Pode ser isolado do solo: Usando opto-isoladores é possível isolar o sistema de sinalização do solo.
  • Forneceu uma forma simples de rede: Como o sistema usa um loop de corrente, é possível executar várias teleimpressoras recebendo dados de uma fonte, colocando cada teleimpressora no loop. Isso significa que o loop de corrente de 20 mA forneceu uma forma inicial de rede.

Desvantagens do loop de corrente de 20mA

  • Sem padrão oficial: Nenhum organismo de padronização reconhecido publicou um padrão para o sistema de loop de corrente de 20mA. Isso significa que existem áreas de incerteza. Por exemplo, é necessário conhecer alguns detalhes técnicos dos circuitos de interface para garantir que eles interajam corretamente.
  • Velocidade lenta: A velocidade na qual os sistemas de loop de corrente são capazes de transmitir dados é geralmente muito menor do que os sistemas baseados em tensão. No entanto, para distâncias curtas, velocidades de até 19,2k baud são possíveis, embora para distâncias maiores seja necessário reduzir a velocidade, possivelmente tão baixo quanto 300 baud.
  • Conveniência: Os circuitos usados ​​para sistemas de sinalização baseados em tensão são geralmente mais convenientes do que aqueles usados ​​para loop de corrente de 20 mA.
  • Sinalização: Muitos sistemas baseados em voltagem usam várias linhas para handshaking que acelera a operação. O loop de corrente de 20 mA tradicionalmente usa apenas duas linhas e, portanto, quaisquer sinais de handshaking precisam ser transportados dentro da mensagem, tornando-a menos flexível.

Loop de corrente analógica

Enquanto o sistema de loop atual descrito aqui se concentra em um formato digital usado para sinalização de dados, outros sistemas usam uma abordagem analógica. Esses esquemas geralmente usam um sistema de loop de corrente de 4 a 20 mA e podem ser usados ​​para controlar transdutores.

Embora um pouco grosseiro para os padrões atuais, os sistemas analógicos de loop de corrente de 4-20 mA permitem o controle de um único par de fios e, novamente, as perdas resistivas são menos significativas, permitindo um controle mais preciso do que aquele fornecido por um sistema baseado em tensão à distância.

Além disso, sistemas analógicos como este sistema de loop de corrente são mais fáceis de solucionar problemas do que qualquer sistema digital que possa ser usado. No entanto, eles podem ser muito menos flexíveis, já que apenas um parâmetro pode ser controlado por vez.

Embora o sistema de loop de corrente de 20mA não seja tão amplamente usado como costumava ser, ele ainda é encontrado em algumas áreas de nicho. Ainda tem vantagens a oferecer em termos de distâncias que podem ser percorridas e da imunidade ao ruído que pode oferecer. Porém, nunca foi adotado como padrão formal e isso significa que ao utilizar equipamentos com malha de corrente de 20mA é necessário verificar as especificações das interfaces tanto do transmissor quanto do receptor.

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