2020-11-25

工业控制中,经常需要将温度、压力、速度、角度等各种非电物理量转换成模拟量电信号传输。

其中,4~20ma电流信号是广泛应用的模拟量信号。该传输方式通讯方式简单,抗干扰能力强,具有比较可靠的故障诊断功能。

采用电流信号的原因是不容易受干扰,并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。

上限取20ma是因为防爆的要求:20ma的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限取4ma是为了避免干扰和给传感器提供电路的静态工作电流用。

此外,因为当传输线因故障断路,环路电流降为0,所以0ma被用于断线检测,通常取2ma作为断线报警值。

使用4~20ma电流信号的仪器仪表接口是两线制,两根线既是电源线,需要提供24vdc电源给仪器仪表供电;也是信号线,输出为4-20ma电流信号给仪器仪表。

然而,4~20ma电流信号需要通过导线传输。实际应用中,有时会遇到布线不便的问题。

如果将有线信号替换成无线信号的话,由于无线信号接口多为数字接口,又与原有的4~20ma电流信号的二线制接口不兼容。

 

无线模拟量传输系统优点:

本系统可将4~20ma电流信号的有线传输替代成无线传输,接口兼用原有仪器仪表的二线制接口,改造成本低,使用方便。

 

思为无线提供的凯时官网下载的解决方案:

本系统分为发射端和接收端。发射端即为4~20ma信号输入端,接收端即为4~20ma信号输出端。工作流程是发射端将输入的二线制4~20ma信号通过转换芯片转化成数字信号,并通过无线发送出去。接收端收到信号后,将数字信号还原成模拟信号并通过二线制输出。

发射端实现步骤:

步骤1:将输入的4~20ma电流信号接到发射端内部的adc转换电路,使电流信号转换成电压信号。

步骤2:adc转换电路将电压信号接到单片机的ad检测管脚,将电压信号转成数据。

步骤3:单片机将数据传给lora无线模块,并控制lora无线模块将数据发射出去。

步骤4:重复步骤1~3。

 

发射端框图:

 

接收端实现步骤:

步骤1:接收端一直侦测无线信号。

步骤2:侦测不到无线信号时,重复步骤1。

步骤3:当收到信号时,跳到步骤4。

步骤4:接收端将无线数据还原成电压信号,并输出给信号转换电路。

步骤5:信号转换电路将电压信号转换成4~20ma电流信号。

步骤6:接收端跳到步骤1。

 

接收端框图: