4～20mA電流輸出型接口處理方法

電流輸出型變送器的輸出范圍常用的有0～20mA及4～20mA兩種，電流變送器輸出最小電流及最大電流時(shí)，分別代表電流變送器所標(biāo)定的最小及最大額定輸出值。

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(duì)于輸出0～20mA的變送器0mA電流對(duì)應(yīng)輸入0A值，輸出4～20mA的變送器4mA電流對(duì)應(yīng)輸入0A值，兩類傳感器的20mA電流都對(duì)應(yīng)100A值。

對(duì)于輸出0～20mA的變送器，在電路設(shè)計(jì)上我們只需選擇合適的降壓電阻，在A/D轉(zhuǎn)換器輸入接口直接將電阻上的0－5V或0－10V電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)即可，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡單。但劣勢是無法判別變送器的損壞，無法辨別變送器輸出開路和短路。

對(duì)于輸出4～20mA的變送器，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線路不通時(shí)，短路時(shí)或損壞時(shí)通過能否檢測到正常范圍內(nèi)的電流（正常時(shí)最小值也有4mA），來判斷電路是否出現(xiàn)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(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不為0，單片機(jī)無法直接利用，通過公式計(jì)算過于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。這類硬件電路首推RCV420，是一種精密的I/V轉(zhuǎn)換電路，還有應(yīng)用LM258自搭的I/V轉(zhuǎn)換電路，這個(gè)電路由兩線制電流變送器產(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(dāng)兩線制電流變送器為最小值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(gòu)成可調(diào)整電壓放大電路，將兩線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LM258的1腳輸出至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，供單片機(jī)