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4-20mA模拟量采集电路图解析——三例详解

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简介:
本文深入解析了三种典型的4-20mA模拟信号采集电路设计,通过详实案例帮助读者掌握电路原理与应用技巧。 4-20mA模拟量采集电路(一)介绍了一种两线制4-20mA信号隔离调理器ISO4-20mA-P。它是SUNYUAN ISO4-20mA系列的产品,包含电流信号调制解调和信号耦合隔离变换等内部功能模块。该产品具有非常低的输入等效电阻,能够采集传感器回路中的超宽范围电压。 在4-20mA模拟量采集电路(二)中,我们设计了一个简单的转换电路来将4-20mA电流转化为0.6V到3V之间的电压信号。要获取4-20mA的电流值,首先需要将其转换为相应的电压信号,并通过单片机12位ADC进行采样处理。这样可以得到一个范围在0至VCC(例如3伏特)内的数字输出结果,即从0~4095的变化区间内读取数据。 对于4-20mA模拟量采集电路(三),系统设计中考虑的是以传感器作为前端设备,并且接收的标准信号为4mA到20mA。这样的设计方案具有通用性,可以连接不同的传感器来获取不同类型的输入源信息。由于A/D转换过程需要电压参考点,因此在这个应用场景下,参考基准也是基于电压值的设定。 以上就是关于4-20mA模拟量采集电路的基本介绍和操作流程说明。

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  • 4-20mA——
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    本文深入解析了三种典型的4-20mA模拟信号采集电路设计,通过详实案例帮助读者掌握电路原理与应用技巧。 4-20mA模拟量采集电路(一)介绍了一种两线制4-20mA信号隔离调理器ISO4-20mA-P。它是SUNYUAN ISO4-20mA系列的产品,包含电流信号调制解调和信号耦合隔离变换等内部功能模块。该产品具有非常低的输入等效电阻,能够采集传感器回路中的超宽范围电压。 在4-20mA模拟量采集电路(二)中,我们设计了一个简单的转换电路来将4-20mA电流转化为0.6V到3V之间的电压信号。要获取4-20mA的电流值,首先需要将其转换为相应的电压信号,并通过单片机12位ADC进行采样处理。这样可以得到一个范围在0至VCC(例如3伏特)内的数字输出结果,即从0~4095的变化区间内读取数据。 对于4-20mA模拟量采集电路(三),系统设计中考虑的是以传感器作为前端设备,并且接收的标准信号为4mA到20mA。这样的设计方案具有通用性,可以连接不同的传感器来获取不同类型的输入源信息。由于A/D转换过程需要电压参考点,因此在这个应用场景下,参考基准也是基于电压值的设定。 以上就是关于4-20mA模拟量采集电路的基本介绍和操作流程说明。
  • 4-20mA输出
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    4-20mA模拟量输出采集技术用于将物理测量信号(如温度、压力)转换为标准电流信号进行传输和处理,广泛应用于工业自动化控制系统中。 ISOAD A08用于传感器与主机之间的信号采集,能够检测模拟信号或控制远程设备。通过采用先进的无源隔离技术,实现了各通道间的相互独立性,从而大幅提升了产品的抗干扰性能,在工业应用中更为便捷。该产品适用于RS-232/485总线的工业自动化控制系统以及4-20mA信号采集等领域。
  • STM32四通道4-20mA板带485接口
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    本产品为STM32微控制器驱动的四通道4-20mA模拟信号采集板,集成RS485通信接口,适用于工业现场数据采集与传输。 四通道4-20mA模拟量采集板使用STM32进行数据采集。
  • 0-5V/0-10V/0-20mA/4-20mA及0-20mA/4-20mA信号隔离输出设计-方案
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    本项目专注于多种模拟信号(包括电压和电流类型)的采集与处理,提供详细的0-5V、0-10V、0-20mA以及4-20mA信号的隔离输出电路设计方案。 采用上海客益电子有限公司的APC&PAC芯片可以实现0-5V/0-10V/0-20mA/4-20mA信号向0-20mA/4-20mA转换,内置隔离电源,隔离度达到1500VDC。具体原理是利用GP9303-F1K-N-SW芯片来采集和处理0-5V、0-20mA以及4-20mA的信号;使用GP9301BXI-F1K-N-SW芯片对0-10V信号进行采集。这些信号随后被转换成PWM信号,通过光耦实现隔离,并在后级利用GP8102-F50-NHF-SW芯片将PWM信号还原为所需的电流输出(即0-20mA或4-20mA)。该方案中包含了一个开环反激的隔离变压器设计。
  • 4-20mA流信号原理+PCB+代码
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    本资源提供详细的4-20mA电流信号采集电路设计,包括原理图、PCB布局及配套程序代码,适用于工业自动化测量系统开发。 电流信号采集电路采用4-20mA标准,主控芯片为STM32F103,并通过RS485进行数据输出。提供原理图及PCB源文件(使用AD设计),包含ADC采样代码、RS485通信代码等,并具备隔离功能。此外,精通各种运放的使用,支持其他类型的采集电路和基于STM32主控芯片的设计定制服务。
  • 4-20mA
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    4-20mA电路是一种工业标准电流信号传输技术,用于远程传输传感器或变送器的数据。该技术利用4至20毫安的电流变化代表不同的测量值范围,提供可靠、抗干扰强的数据通信方式,在自动化控制系统中广泛应用。 实测4-20mA电路的精度表现良好,希望对需要使用此技术进行开发的人员有所帮助。
  • 线性光耦原理及设计在4-20mA隔离块中的PLC应用.doc
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    本文档深入探讨了线性光耦合器的工作原理及其在4-20mA模拟信号隔离模块中与PLC数据采集系统的集成应用,详细阐述了电路设计方案及其实现过程。 在PLC技术领域内,信号隔离是一项关键的技术应用之一,并且线性光耦原理是实现这一目标的常见方法之一。这种电路结构简单,在数字隔离或数据传输场景中被广泛采用,例如用于UART协议中的20mA电流环路设计。然而,对于模拟量信号来说,传统光耦由于输入输出关系不够理想以及温度变化对性能的影响较大等问题而限制了其应用范围。 为克服上述挑战,线性光耦技术应运而生。尽管它的工作原理与普通光耦相同——即通过发光二极管和光电晶体管之间的光线传输来实现信号隔离,但线性光耦引入了一个反馈机制以改善非线性的特性表现问题:增加一个用于补偿的接收单元,在两个非线性响应几乎一致的前提下,利用它们间的差异进行相互抵消处理。因此,即使每个单独组件都表现出显著的非线性行为,整体系统仍能实现接近理想的直线关系输出。 市场上存在多种可供选择的线性光耦集成电路产品,比如Agilent公司的HCNR200/201系列、TI子公司TOAS制造的TIL300以及CLARE生产的LOC111等。以常用的HCNR200为例,其内部结构包含两个独立但特性一致的光电管,并通过适当的外部电路设计来确保输出信号与输入量保持线性比例关系。 具体到HCNR200/201型号之间,则主要区别在于性能指标上:例如HCNR201提供更优的线性度(分别为0.25%和0.05%,取决于所选版本)。此外,它们还具备以下特性: - 线性系数K3:对于HCNR200为15%,而HCNR201则降低至5%; - 温度稳定性表现良好,温度漂移范围控制在±65ppm/℃以内; - 高达1414V的隔离电压能力; - 支持从直流到超过1MHz频率范围内的信号传输。 值得注意的是,在利用线性光耦实现电压隔离时通常需要额外配置运算放大器等组件来辅助完成任务。基于HCNR200/201设计的应用实例中,输出与输入之间的比例关系主要取决于K3值和电阻R1、R2的选择(当二者相同时可达到仅隔绝而不放大的效果)。 在选择合适的运放时,则建议优先考虑具有满摆幅工作特性的型号以确保最佳性能表现。例如TI的LMV321单通道运算放大器就非常适合此类应用需求,可以作为优选方案之一。 综上所述,线性光耦原理及其衍生技术为PLC系统中的信号隔离任务提供了强大的支持,并且随着相关产品的不断改进和完善,在未来的自动化控制领域将展现出更加广阔的应用前景。
  • 4~20mA流输出芯片XTR115原理(Altium,文件名:XTR.SchDoc)
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    本资料深入解析了4~20mA电流输出芯片XTR115的工作原理,并提供了详细的Altium Designer电路设计文档(XTR.SchDoc),便于学习与实践。 光耦隔离的4-20mA环路供电电流环原理图在Altium中设计完成。该电路通过四根线来设置环路电流,驱动程序代码将单独提供。
  • 关于两开关信号
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    本文将详细解析用于采集两种不同开关量信号的电路设计,包括其工作原理、元件选择及实际应用中的注意事项。 一种220V交流开关量信号采集电路设计如下:首先通过二极管D1进行整流处理,然后经过电阻R1、R2的分压操作,MCU芯片自带的内置AD输入引脚将该模拟信号转换为数字信号。内部程序和算法对这些数据进行有效识别,并由另一个I/O引脚通过隔离光耦生成高低电平反向输出。最后,经U3A再次反转后,实现了交流开关量与低压隔离直流信号的一一对应关系,完成了采集过程。 为了防止意外的高压冲击MCU芯片AD输入口,在整流和分压后的模拟信号上添加了双二级管D3进行保护。二极管D2、电阻R3、MOS管Q1及控制电路共同构成一个负载泄放回路,有效避免线路感应信号对采集到的有效交流开关量的干扰,确保其准确性。 此外还设计了一种适用于各种开关状态监控(如循环泵工作情况或进出仓阀门开闭)的直流24V电压输入型开关量采集电路。当输入范围为18~24VDC时认定设备处于运行状态;低于此阈值则表示停止。这样的设置有助于在复杂环境和电气特性条件下保持稳定可靠的信号监控功能。