电流输出0～20mA及4～20mA型接口处理方法

电流输出型变送器的输出范围常用的有0～20mA及4～20mA两种,电流变送器输出最小电流及最大电流时,分别代表电流变送器所标定的最小及最大额定输出值.

对于输出4～20mA的变送器,电路调试及数据处理上都比较烦琐.但这种变送器能够在变送器线路不通时,短路时或损坏时通过能否检测到正常范围内的电流(正常时最小值也有4mA),来判断电路是否出现故障,变送器是否损坏,因此得到更为广泛普遍的使用.

由于4～20mA变送器输出4mA时,在取样电阻上的电压不等于0,直接经模拟数字转换电路转换后的数字量也不为0,单片机无法直接利用,通过公式计算过于复杂.因此一般的处理方法是通过硬件电路将4mA在取样电阻上产生的电压降消除,再进行A/D转换.这类硬件电路首推RCV420,是一种精密的I/V转换电路,还有应用LM258自搭的I/V转换电路,这个电路由两线制电流变送器产生的4～20mA电流与24V以及取样电阻形成电流回路,从而在取样电阻上产生一个1-5V压降,并将此电压值输入到放大器LM258的3脚.电阻分压电路用来在集成电路LM258的2脚产生一个固定的电压值,用于抵消在取样电阻上4mA电流产生的压降.所以当两线制电流变送器为最小值4mA时,LM258的3脚与2脚电压差基本为0V.LM258与其相连接的电阻构成可调整电压放大电路,将两线制电流变送器电流在取样电阻上的电压值进行放大并通过LM258的1脚输出至模拟/数字转换电路,供单片机CPU读入,通过数据处理方法将两线制电流变送器的4-20mA电流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式显示出来.
下面以测量范围为以0～100A的电流变送器为例进行叙述.对于输出0～20mA的变送器0mA电流对应输入0A值,输出4～20mA的变送器4mA电流对应输入0A值,两类传感器的20mA电流都对应100A值.

对于输出0～20mA的变送器,在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻,在A/D转换器输入接口直接将电阻上的0-5V或0-10V电压转换为数字信号即可,电路调试及数据处理都比较简单.但劣势是无法判别变送器的损坏,无法辨别变送器输出开路和短路.

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