电流输出型传感器的信号处理说明     DATE: 2017-05-16 10:17

现在很多传感器都是采用电流信号输出,比如压力传感器,温度传感器,角度传感器,位移传感器等。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。

电流输出型的传感器
电流传感器输 出有很多优点,电流信号输出我们后续应该连接什么设备呢?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。

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,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。

传感器采用电流输出有很多优点,未来会有更多的传感器采用电流信号输出。所以我们必须了解如何处理电流信号,这样才能帮助我们更好的使用传感器。