智能4-20mA變送器設計(06-100)

　　現(xiàn)代工業(yè)自動化應用(如PLC、工廠工藝控制、智能變送器)都需要高性能、低功率器件。智能4—20mA電流模式數(shù)據(jù)傳輸是很多工業(yè)自動化應用優(yōu)先選用技術(shù)，并為惡劣工廠環(huán)境中主計算機和智能變送器之間的通訊建立了很好的標準。

　　數(shù)據(jù)傳輸采用4-20mA環(huán)

　　在有噪聲的工業(yè)控制環(huán)境中，幾百米內(nèi)傳輸?shù)头取⒌皖l數(shù)據(jù)信號時，很好地建立了電流環(huán)路傳輸，電流環(huán)路傳輸優(yōu)于電壓模式的原因如下：
　　
　　·對IR降不敏感，使電流環(huán)適合于長距離。相反，任何點的電壓取決于線電阻和電容，因此，電壓隨纜線長度而變化。

　　·電流傳輸允許單條2線纜線在同一時間承載電源和信號，當供電處在遠程位置的電子元件時，這是一個重要因數(shù)。

　　·電流環(huán)不需要精確或穩(wěn)定的電源電壓。

　　·便宜的2線雙絞線纜線提供良好的抗擾性和較低的EMI靈敏度。

　　·它容易檢測脫線傳感器、斷開的傳輸線和其他失效機構(gòu)。

　　智能4-20mA變送器設計

　　在2線4-20mA電流環(huán)中，為傳感器提供的電流必須不超過4mA(其余14mA承載信號信息)，所以機構(gòu)變送器的元件必須是低功率。如圖1所示，智能變送器有5個構(gòu)建單元：ADC，微控制器或DSP，存儲器(RAM)，帶任選集成放大器和基準的DAC，傳感器或換能器。

　　微處理器或控制器執(zhí)行線性和傳感器數(shù)據(jù)的其他功能，并執(zhí)行與主系統(tǒng)的通信。變送器電壓通常幾毫伏到幾伏范圍，這取決于傳感器類型(見表1)，在傳感器信號到達處理器之前，必須由高精度ADC進行數(shù)字化。選擇具有片上低噪聲可編程增益放大器(PGA)和良好失調(diào)、滿標，漂移性能指標的高分辨率ADC，能保證傳感器輸入以最小噪聲和漂移(由外部溫度變化引起)精確變換到處理器。