Analogiche in corrente vs tensione

[nicsergio]

Buongiorno a tutti, vi espongo un dubbio che ho sempre avuto e che recentemente è tornato alla mia attenzione.

Da quando ho iniziato a lavorare nel campo dell'automazione industriale, i miei colleghi più vecchi mi hanno sempre detto, quando possibile, di preferire ingressi/uscite analogiche in corrente (4-20 mA, 0-20 mA, +/-20 mA) rispetto a quelle in tensione (0-10 V, +/-10 V, 1-5 V) perché più immuni ai disturbi elettromagnetici, ma non hanno mai saputo spiegarmi il perché.

Nella mia esperienza posso confermare questo fatto: anni fa avevo l'indicazione di un trasduttore con analogica 0-10 V molto "ballerina" a causa di un cablaggio "poco attento", per prova e visto che ne avevo la possibilità, ho cambiato tipo di trasduttore e commutato da tensione in corrente l'ingresso analogico ottenendo un valore molto più stabile.

Capisco che una analogica in corrente non è soggetta a cadute di tensione nel caso di collegamenti lunghi, ma per la maggior immunità a disturbi elettromagnetici qualcuno può spiegarmi il perché?

[EcoTan]

A me viene da osservare che, nel caso della tensione, abbiamo un trasmettitore a bassa impedenza e un ricevitore ad alta impedenza, quindi la tensione di disturbo che si somma al segnale lungo la linea viene ricevuta pari pari. Diverso il caso della corrente, in cui il trasmettitore regola automaticamente la corrente e questa si presenta pari pari al ricevitore, e comounque presenta una impedenza maggiore.

[elfo]

Una risposta "banale" potrebbe essere:

considera la potenza trasferita dal segnale con:

4-20 mA resistenza di ingresso 100 ohm

0-10 V resistenza di ingresso 100 kohm
-

[lelerelele]

per me il disturbo non è mai uguale, da caso a caso.

il disturbo in corrente lo vedo peggiore nel caso in cui ho parecchi fili affiancati con forti correnti, per autoinduzione.

Il disturbo in tensione, si ha molta più impedenza, quindi direi a rigore di logica, impatta maggiormente, e si ha sia con onde elettromagnetiche (radio od emissioni EMI), oppure per solo accoppiamento capacitivo tra conduttori nelle vicinanze.

saluti.

[nicsergio]

non avevo tenuto conto dell'impedenza dell'ingresso

[TITAN]

Per me tensione = alta impedenza
Corrente = bassa impedenza.
Bellissimo l'esempio di elfo con la potenza generata ,trasferita.
Credo sia lampante che è più soggetta una tensione ad avere variazioni per le più svariate ragioni che non una corrente impressa che è uguale lungo tutto il circuito.

[SandroCalligaro]

Anch'io l'ho sempre vista come elfo: la domanda in sostanza è "quanta potenza occorre al disturbo per ridurre il rapporto segnale/rumore ad un livello inaccettabile?
Con impedenza bassa, a parità di tensione aumenta la potenza del segnale ed aumenta la potenza necessaria a far variare sensibilmente la tensione.
È un ragionamento molto a spanne ed intuitivo, ovviamente.

Un'altra considerazione è sul fatto di trasmettere segnali differenziali, rispetto al caso single-ended...

Le trasmissioni, sia analogiche che digitali, di segnali "critici" in ambienti rumorosi (ad esempio encoder per motori) sono tipicamente su coppie differenziali e bassa impedenza di carico (es. RS-422 o CAN, per il caso digitale).

[IsidoroKZ]

La differenza principale e` che in una linea (corta (*)) la corrente non si perde per strada, mentre la tensione puo` essere disturbata.

Se in una linea (corta) parte 1A, dall'altra parte arriva 1A, a meno che la linea abbia perso l'isolamento. Invece se in una linea parte 1V, dall'altro lato puo` arrivare di tutto, a causa dell'induzione magnetica nella spira formata dalla linea... (il tutto senza considerare altri accidenti tipo capacita` parassite, impedenze di terminazione asimmetriche, modo comune et similia)

Detto diversamente c'e` solo la carica elettrica, che si conserva, quindi la corrente e` sempre la stessa, la tensione no.

Adesso vengo bannato per spiegazione troppo ruspante Ma volete davvero quella seria con il teorema di Noether e le equazioni di Maxwell?

(*) corta vuol dire rispetto alla lunghezza d'onda del segnale che transita sulla linea.

[claudiocedrone]

Esigiamo la spiegazione seria

[SandroCalligaro]

in una linea (corta (*)) la corrente non si perde per strada, mentre la tensione puo` essere disturbata.

Qualcosa, dentro di me, mi dice che dovrà pur sempre esserci un duale...
A questo punto, quindi, mi associo alla richiesta di claudiocedrone, che ci è stata in realtà suggerita dallo stesso IsidoroKZ.