4～20mA电流输出型接口处理方法

传感器技术已日趋成熟,液位变送器已广泛应用于工业过程控制。虽然传感器制造技术在飞速发展,但传感器（敏感器件）输出的信号还存在一些问题,如温漂问题,各种传感器都存在零点和灵敏度温漂,必须减小漂移来满足检测和控制的度要求;各种传感器还都存在非线性问题,因此需要对传感器输出的信号要进行线性化;大部分传感器的输出信号都比较小,尤其是金属膜传感器输出的信号更小,必须放大并使输出信号标准化,设计变送器信号调理电路可以解决上述问题。

在变送器的开发应用中,常常会遇到所需的变送器的输出与已有的变送器的输出不同,或用户已有的变送器的输出不能满足新的需求,这就需要改变变送器原来的输出。为了满足多种客户的需求,就需有多种输出的变送器。其中zui重要的一种就是电流输出型变送器

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zui小电流及zui大电流时，分别代表电流变送器所标定的zui小及zui大额定输出值。
　　下面以测量范围为以0～１００Ａ的电流变送器为例进行叙述。对于输出0～20mA的变送器0mA电流对应输入０Ａ值，输出4～20mA的变送器4mA电流对应输入0Ａ值，两类传感器的20mA电流都对应１００Ａ值。
　　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（正常时zui小值也有4mA），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*RCV420,是一种密的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zui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。