三.電流輸出型與電壓輸出型有哪些優(yōu)劣比較?
在單片機控制的許多應用場(chǎng)合,都要使用變送器來(lái)將單片機不能直接測量的信號轉換成單片機可以處理的電模擬信號,如電流變送器,壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。
早期的變送器大多為電壓輸出型,即將測量信號轉換為0-5V電壓輸出,這是運放直接輸出, 信號功率<0.05W,通過(guò)模擬/數字轉換電路轉換數字信號供單片機讀取、控制。但在信號需要遠距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場(chǎng)合,電壓輸出型傳感器的使用受到了限制,暴露了抗干擾能力較差,線(xiàn)路損耗破壞了精度等等等缺點(diǎn),而兩線(xiàn)制電流輸出型變送器以其具有抗干擾能力得到了廣泛應用。
電壓輸出型變送器抗干擾能力差,線(xiàn)路損耗的破壞,談不上精度有多高,有時(shí)輸出的直流電壓上還疊加有交流成分,使單片機產(chǎn)生誤判斷,控制出現錯誤,嚴重時(shí)還會(huì )損壞設備,輸出0-5V不能遠傳,遠傳后線(xiàn)路壓降大,精確度大打折扣?,F在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信號端口都作成兩線(xiàn)制電流輸出型變送器4-20mA的,證明了電壓輸出型變送器被淘汰的必然趨勢。
四.4~20mA電流輸出型到接口一般有哪些處理方法?
電流輸出型變送器的輸出范圍常用的有0~20mA及4~20mA兩種,電流變送器輸出*小電流及*大電流時(shí),分別代表電流變送器所標定的*小及*大額定輸出值。
下面以測量范圍為以0~100A的電流變送器為例進(jìn)行敘述。對于輸出0~20mA的變送器0mA電流對應輸入OA值,輸出4~20mA的變送器4mA電流對應輸入0A值,兩類(lèi)傳感器的20mA電流都對應100A值。
對于輸出0~20mA的變送器,在電路設計上我們只需選擇合適的降壓電阻,在A(yíng)/D轉換器輸入接口直接將電阻上的0-5V或0-10V電壓轉換為數字信號即可,電路調試及數據處理都比較簡(jiǎn)單。但劣勢是無(wú)法判別變送器的損壞,無(wú)法辨別變送器輸出開(kāi)路和短路。
對于輸出4~20mA的變送器,電路調試及數據處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線(xiàn)路不通時(shí),短路時(shí)或損壞時(shí)通過(guò)能否檢測到正常范圍內的電流(正常時(shí)*小值也有4mA),來(lái)判斷電路是否出現故障,變送器是否損壞,因此得到更為廣泛普遍的使用。
由于4~20mA變送器輸出4mA時(shí),在取樣電阻上的電壓不等于0,直接經(jīng)模擬數字轉換電路轉換后的數字量也不為0,單片機無(wú)法直接利用,通過(guò)公式計算過(guò)于復雜。因此一般的處理方法是通過(guò)硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除,再進(jìn)行A/D轉換。這類(lèi)硬件電路首推RCV420,是一種精密的I/V轉換電路,
還有應用LM258自搭的I/V轉換電路,這個(gè)電路由兩線(xiàn)制電流變送器產(chǎn)生的4~20mA電流與24V以及取樣電阻形成電流回路,從而在取樣電阻上產(chǎn)生一個(gè)1-5V壓降,并將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來(lái)在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個(gè)固定的電壓值,用于抵消在取樣電阻上4mA電流產(chǎn)生的壓降。所以當兩線(xiàn)制電流變送器為*小值4mA時(shí),LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構成可調整電壓放大電路,將兩線(xiàn)制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進(jìn)行放大并通過(guò)LM258的1腳輸出至模擬/數字轉換電路,供單片機CPU讀入,通過(guò)數據處理方法將兩線(xiàn)制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式顯示出來(lái)。