Appesi a un filo: come usare lo standard 4-20 mA

Una volta c’erano i collegamenti cablati. Poi è venuto il wireless, con la sua praticità, la mancanza di fili che corrono da tutte le parti, e la facilità di utilizzo. All’inizio il wireless funzionava male, i dispositivi perdevano il collegamento (qualcuno ricorda i primi mouse Bluetooth?), le batterie finivano subito, e in generale si storceva il naso al solo pensare di comprare un aggeggio senza fili. Poi il wireless è diventato onnipresente, e a tutti gli effetti ne siamo circondati. Sembra, ormai, che qualsiasi problema possa essere risolto con una rete wireless. Ma in realtà non è così. Anche se spesso non ci si pensa, in realtà ci sono molti casi in cui non si può prescindere dall’utilizzo dei cavi, anche su distanze piuttosto considerevoli. In questo articolo vi spiegheremo come, quando e perché uno standard di trasmissione dati su cavo come il 4-20 mA possa essere la soluzione ai vostri problemi.

DATEMI DEI CAVI

Se c’è una certezza nei progressi dell’elettronica è che introducono cambiamenti. Uno grosso è stata la diffusione capillare dei computer. Uno ancora più grosso è stato l’avvento di Internet. Il cambiamento che stiamo vivendo ora è l’interconnessione di qualsiasi cosa: volenti o nolenti, siamo entrati nell’era dell’Internet of Things. Il motivo per cui tutto può effettivamente essere connesso è ovviamente che abbiamo molta potenza di calcolo in poco spazio, così da poter inserire sensori e relativa circuiteria di condizionamento/elaborazione praticamente ovunque. Ma la capacità di prelevare ed elaborare informazioni è solo parte del problema: se vogliamo veramente connettere tutto, questi dati dobbiamo anche poterli scambiare.

Pensate ad un protocollo di trasmissione. Avete pensato al Bluetooth, vero? In effetti il Bluetooth è comodo, è piccolo, consuma poco e molti microcontrollori già ce l’hanno, e se non ce l’hanno lo si può aggiungere senza particolari difficoltà, e spesso ti danno già il codice per gestirlo. Qualcuno potrebbe aver pensato anche al Wi-Fi, magari, vista l’onnipresenza delle reti Internet. Qualcuno più con i piedi per terra avrà pensato allo Zigbee, nato proprio per le reti di sensori. Tutti avete pensato a protocolli wireless, il che ha anche un senso. Il wireless è comodo e pratico: non servono fili, premi un tasto e sei in rete. Il wireless però è anche limitato. È a corto raggio ed è estremamente sensibile ai disturbi. Ora, fintanto che siete in casa, o a scuola, o in ufficio, il wireless funziona: quanti disturbi potrete mai avere? Le emissioni elettromagnetiche della caffettiera? Figuriamoci, giusto quelle di altri dispositivi wireless, come il telefono di quello del piano di sotto o dell’ospite che vuole "scroccarti" la connessione.

Ci sono però luoghi in cui i disturbi sono tanti. Prendiamo un capannone industriale. Abbiamo macchinari che lavorano ad alte potenze e chilometri di cavi, tutti quanti che irradiano. In più, i capannoni sono grandi. Il Bluetooth ha un range di una quindicina di metri in condizioni ideali, molti meno in presenza di disturbi: quanti ripetitori dovreste installare per coprire tutta la superficie di un capannone? Dipende molto da quanto volete spendere, ma di solito nessuno ha mai voglia di spendere, per cui la risposta sarebbe “troppi”. L’unica soluzione è cablare, che per quanto scomodo potrebbe essere l’unico modo per trasmettere dati in modo affidabile e su lunga distanza (figura 1).

Figura 1: Loop per la trasmissione dati.

Figura 1: Loop per la trasmissione dati.

 

Ok, abbiamo tirato i nostri cavi, e quello che ne è venuto fuori è un bel loop lungo qualche centinaio di metri e largo magari qualche centimetro. Senza neanche rendervene conto, avete creato una straordinaria antenna, bella potente anche. E un’antenna a loop come questa, oltre ad irradiare onde elettromagnetiche, le capta anche, e con grande efficienza. Questo significa che, qualsiasi cosa vogliate trasmettere lungo quei cavi, vi ritroverete a trasmettere un segnale estremamente rumoroso, che tra l’altro si attenuerebbe strada facendo. Potreste risolvere (o quantomeno limitare) il problema del [...]

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3 Commenti

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 25 aprile 2017
  2. Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 26 aprile 2017
  3. zikako74 26 aprile 2017

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