正好實(shí)驗(yàn)室有壓力傳感器但是缺少一個(gè)變送器，那么這篇文章會(huì)說(shuō)明為什么變送器要電流的傳送，以及如何做一個(gè)。

工業(yè)上最廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾，因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲電壓的幅度可能達(dá)到數(shù)V，但是噪聲的功率很弱，所以噪聲電流通常小于nA級(jí)別，因此給4－20mA傳輸帶來(lái)的誤差非常??；電流源內(nèi)阻趨于無(wú)窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，因此在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米；由于電流源的大內(nèi)阻和恒流輸出，在接收端我們只需放置一個(gè)250歐姆到地的電阻就可以獲得0－5V的電壓，低輸入阻抗的接收器的好處是nA級(jí)的輸入電流噪聲只產(chǎn)生非常微弱的電壓噪聲。電流對(duì)噪聲并不敏感。

上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。

4～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào)，用20mA表示信號(hào)的滿(mǎn)刻度，而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。

設(shè)計(jì)的思路很簡(jiǎn)單，就是電流經(jīng)過(guò)一個(gè)反饋電阻IR=U，接著就是對(duì)這個(gè)U進(jìn)行一個(gè)處理。

電流4~25mA ------->0~ADC的采集上限，我不知道這樣寫(xiě)算不算寫(xiě)日記。

一個(gè)流傳甚廣的原理圖被我所使用，里面使用的是LM324這個(gè)運(yùn)放

什么叫不精密，這就叫不精密

合理的自引

但是一次4個(gè)，管飽，是ST的

一次要放4下

另外我們也不管什么單電源系統(tǒng)了，ICL7660是久經(jīng)考驗(yàn)的雙電源

繪制的時(shí)候記得看看電源的引腳，注意供電

測(cè)量部分，電流從R3的上端流入，下端流出

這是一個(gè)差分放大電路，也就是一個(gè)減法運(yùn)算電路，輸出電壓U1=（R5/R2）*(U1-U2)=U1-U2,U1即是電阻R1兩端的電壓差，假如流過(guò)該電阻的電流為20mA，那么產(chǎn)生的電壓為20*100=2000mV，還沒(méi)有達(dá)到單片機(jī)的電壓測(cè)量范圍（這里默認(rèn)單片機(jī)AD檢測(cè)的范圍為0-5V），所以為了達(dá)到單片機(jī)AD的量程，需要將電壓信號(hào)進(jìn)一步放大.

其實(shí)這里的電阻之間的搭配就是等比例的處理。

第二個(gè)問(wèn)題是：如何使電流信號(hào)輸入為4mA時(shí)，在這時(shí)電壓輸出是0V呢？這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)在于我們要輸出的是0V電壓.

搞一個(gè)減法器電路，在4mA的時(shí)候減去現(xiàn)在的輸出

這個(gè)地方就不搞什么單電源了，媽的

組成是減法電路，其輸出電壓等于UA-UB。

一個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)跟隨器，當(dāng)電流信號(hào)為4mA時(shí)，UA=4*100=400mV，那么U1A的輸出此時(shí)為0V正是我們的目的，那么就需要UA=UB，那么調(diào)節(jié)U1D跟隨器的正相輸入端通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R10改變分壓即可。 這就解決了當(dāng)輸入電流為4mA時(shí)輸出電壓為0的問(wèn)題，接下來(lái)我們要添加的是放大電路，將輸出信號(hào)進(jìn)行放大。

輸入反接保護(hù)，上電以后是紅燈變亮

注意這個(gè)Vout就是負(fù)電源

這個(gè)是一個(gè)參考設(shè)計(jì)

另外一個(gè)，也是文章里面使用的

這個(gè)地方是滑動(dòng)變阻器

注意電流的方向

這個(gè)地方是一個(gè)調(diào)整零點(diǎn)的地方

怎么加起來(lái)了，是因?yàn)?399-（343）= -742

4mA的時(shí)候-400mV

輸入的是397mV，下面是我精細(xì)的調(diào)控的值

幾乎是一樣的

接近0V了

也就是說(shuō)這個(gè)值是調(diào)零的值

這次正常了

但是反饋電阻在100歐姆的時(shí)候，這個(gè)前面的反饋電壓是很大的，25mA的是2.5V。

后面可能要微調(diào)才行。

后面是一個(gè)同相放大，Vout=Vi*(R1+R2)/R2，個(gè)人覺(jué)得，同相放大是可以更細(xì)化的添加。

發(fā)現(xiàn)有一個(gè)這樣的說(shuō)法

其實(shí)這個(gè)我是不知道咋說(shuō)明的，電路還是可以使用的

這個(gè)是一個(gè)模糊的電源引腳圖

參考的原理圖

仿真的結(jié)果

PCB的一個(gè)布局，但是注意有一個(gè)三極管

這個(gè)圖中的電路應(yīng)該叫郝蘭德

我這里找到了一個(gè)模糊的圖，看這個(gè)，上面是一個(gè)緩存器,三極管的基極，被U1A控制，也就是說(shuō)VO2這里的電流是等比例的受前級(jí)控制的。

負(fù)載電阻有一端接地(恒流源通常有這個(gè)要求)，而取樣電阻兩端均不接地。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)要求，關(guān)鍵就是上面一個(gè)運(yùn)放和電阻的匹配。上面一個(gè)運(yùn)放顯然是跟隨器，其輸入阻抗很高，可以看成開(kāi)路，其輸出阻抗很低，可以看成電壓源，而電位與Rs右端相同。這樣就避免了R2中電流對(duì)輸出的影響(R2不從輸出端取用電流)。

采樣電阻RS兩端的電壓為：VO2-VO= V*(R2/R1) ；

流過(guò)RS的電流為：(V*(R2/R1))/RS，其大小與負(fù)載電阻RL無(wú)關(guān)，受輸入電壓V控制。

因此在處理器端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，一般是把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再用ADC來(lái)處理。對(duì)于精度不高的場(chǎng)合可以就直接接一個(gè)250歐姆的精密電阻，轉(zhuǎn)化為1-5V的信號(hào)，如果精度要求高的話可以先用運(yùn)放來(lái)處理再用ADC采集。

如果不對(duì)可以再diss我。

輸出的有負(fù)電流，可以先設(shè)計(jì)一個(gè)減法電路，將0~3V調(diào)整為-1.5V~1.5V，這樣再設(shè)計(jì)一個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換電路將-1.5V~1.5V變換為-10mA~10mA。

后面是防反接的二極管

審核編輯：湯梓紅