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0-5V/0-10V/0-20mA/4-20mA采集及0-20mA/4-20mA信号隔离输出电路设计-电路方案

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简介：
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。

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  • 0-5V/0-10V/0-20mA/4-20mA采集及0-20mA/4-20mA信号隔离输出电路设计-电路方案
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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。
     
  • 0-5V/0-10V/0-20mA/4-20mA信号采集与电容隔离 输出0-5V/0-10V隔离信号-电路设计方案
    优质
    本方案设计用于采集0-5V、0-10V及0-20mA、4-20mA信号，并通过电容隔离技术输出安全的0-5V或0-10V信号，确保信号传输的安全性和稳定性。 上海客益电子有限公司的APC&PAC芯片能够实现0-5V、0-10V以及0-20mA/4-20mA信号到0-5V或0-10V之间的转换，内置隔离电源且隔离度达到1500VDC。该技术采用电容隔离方法来确保信号的准确传输。 具体而言，使用APC（GP9303M-F1K-N-SW）芯片进行对0-5V和0-20mA/4-20mA范围内的信号采集；而利用APC（GP9301BXIM-F1K-N-SW）芯片来处理0-10V的信号。在内部，这些信号被高频调制并通过电容隔离技术传输至解调阶段，其中通过使用GP8101M-F50-N-SW芯片进行解码，并根据占空比还原出所需的输出电压。 整个电路设计中加入了一级电压跟随器以增强其抗干扰性能。相较于光耦隔离方式，采用Y电容的电容隔离技术能够提供更高的耐压等级和更精确无失真的信号传输能力，同时还能降低系统成本并突破传统光耦在物理层面的一些限制。 此外，方案还包含了一个开环反激式变压器设计用于实现电力供应功能。GP6300芯片可为该电路提供1W至2W的电源输出功率以支持整个系统的正常运作。
     
  • 电压和电流采集（0-5V，0-10V，0-20mA，4-20mA）及电容隔离输出（0-5V，0-10V）的原理图与PCB设计
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    本项目专注于设计用于电压和电流采集及其电容隔离输出的电路板。涵盖信号范围包括0-5V、0-10V、0-20mA及4-20mA，并详细介绍其原理图及PCB布局。 本设计采用APC GP9303M-F1K-N-SW芯片来采集0-5V/0-20mA/4-20mA信号，并使用APC GP9301BXIM-F1K-N-SW芯片来收集0-10V信号。接下来，这些信号在芯片内部进行高频调制，经过电容隔离后传输至GP8101M-F50-N-SW芯片解调。最后通过分析占空比将信号还原为0-5V/0-10V形式。
     
  • 将4-20mA电流信号转换为0-5V或0-10V电压信号
    优质
    本产品是一款高精度的4-20mA转0-5V/0-10V信号转换器，适用于工业自动化领域中各种传感器、变送器与数据采集设备间的接口匹配。 4-20mA电流信号可以转换为0-5V或0-10V电压信号。
     
  • 4-20mA电流转0-5V电压
    优质
    本模块用于将标准工业4-20mA电流信号转换为0-5V电压信号，适用于过程控制、数据采集及测量系统中的信号接口转换。 单芯片、单电源设计，能够直接将4-20mA电流转换为轨到轨的0-5V电压输出。
     
  • STM32采集0-20mA电流信号
    优质
    本项目介绍如何使用STM32微控制器精确采集0-20mA电流信号，并展示相关硬件电路设计及软件编程技巧。 在项目开发过程中，经常会遇到输出信号为0-20mA或4-20mA的工业传感器，例如压力变送器。使用这类传感器通常需要利用单片机的ADC采集功能，并通过欧姆定律计算出电流值：将采集到的电压值与采样电阻阻值相除得出电流大小。 主控采用STM32G030F6P6芯片，在设计中，我们测试了两种不同的电路来实现信号采集。这两种方法的具体内容已经经过分析和验证。
     
  • 将0~10V转为4~20mA的电压-电流转换电路
    优质
    本设计提供一种方法，用于将0至10伏特范围内的模拟电压信号转换为工业标准的4至20毫安电流环信号，适用于远程数据传输和控制应用。 在以电压形式长距离传输模拟信号时，由于信号源或电缆的直流电阻会导致电压衰减，而接收端输入电阻较低会加剧这种衰减现象。为了提高传输精度，可以采用电流环路——一种恒定电流输出电路来解决这一问题。该方法将电压转换为电流信号进行传输，在100欧姆的电缆电阻下仍能保持相同的电流输出，从而避免了误差。 在电路的工作原理中，运算放大器A2作为恒流输出电路的核心组件之一，其输入包括固定的置偏电压（-0.4V）和变化的信号。当没有外部信号时，为了确保置偏为-0.4V，VR2必须提供一个大约为-4V的固定电压。由于R3是R4阻值的十分之一，因此可以使A2输入端产生从0到1.6V的变化范围。 通过将放大器A1设计成衰减器，并将其增益设定在0.16倍左右，可以扩大敏感信号的检测范围。当需要调整电路时，在没有外部电压的情况下，首先调节VR2以确保电流敏感电阻R11上有4mA流过；然后输入一个固定的10V信号来校准A1输出为-0.16V，并通过微调VR1使恒定电流达到所需的精确值（如20mA）。此外，还可以使用VR3对电路的恒流特性进行进一步调节。
     
  • 之前的0~10V转4~20mA电压电流转换电路
    优质
    本设计提供了一种将0至10伏特信号转化为工业标准的4至20毫安电流环信号的电路方案，适用于自动化控制系统中传感器与执行器之间的长距离、高精度数据传输需求。 首先可以利用二分查找的方法，在主函数的一半位置附近插入 `while(1);` 语句来判断段错误的位置是在该行之前还是之后。例如，在第39行插入了 `while(1);`，目的是测试是否由于下面的 sort 函数或者更下方的代码导致的问题。 提交后如果仍然出现三个段错误，则说明问题出现在 `while(1)` 前面；反之则可能是超时。 接下来将 `while(1)` 移动到第32行进行同样的操作。通过多次测试，可以逐步缩小出错范围，并利用经验和常识来判断具体是哪部分数据导致了段错误。
     
  • 实用的4～20mA输入和0～5V输出I/V转换电路
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    本项目介绍了一种将4～20mA电流信号转化为0～5V电压信号的I/V转换电路，适用于工业自动化控制系统中的信号采集与处理。 在工业现场使用仪表放大器进行信号调理并实现长距离传输会遇到一些问题：首先，由于传输的信号是电压形式，因此传输线容易受到噪声干扰；其次，传输线路中的分布电阻会导致电压下降；此外，在实际操作中为仪表放大器提供工作电源也是一个挑战。为了应对这些问题，并减少噪音的影响，可以采用电流来传递信号，因为电流对噪声不敏感。
     
  • 4-20mA转换为0-3.3V
    优质
    本项目介绍如何将工业标准的4-20mA电流信号转换为微处理器友好的0-3.3V电压信号，适用于传感器和执行器接口设计。 使用Multisim搭建并仿真了将4-20mA信号转换为0-3.3V电压的电路。实际测试证明该电路有效且可用。