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如何设计高精度、可靠的4-20mA通信?【ror体育】

产品时间:2021-08-19 00:09

简要描述:

用于4-20mA模拟量展开通信时,无论是升空末端还是接收端的电路设计,相对于数字通信都会比较复杂,那为什么还要用于呢?本文将融合设计案例带上你理解4-20mA通信。1为什么用于4-20mA通信?在远距离、简单的工业现场应用于场合经常预示有较小的干扰源,磁场电磁辐射阻碍、传导阻碍等,如果用于传统的数字通信更容易受到阻碍,因为接收端的输入阻抗无穷大,在受到黯淡噪声信号阻碍后,不会产生较高的电压噪声,有利于数据传输以及模块的安全性用于规范。...

详细介绍
本文摘要:用于4-20mA模拟量展开通信时,无论是升空末端还是接收端的电路设计,相对于数字通信都会比较复杂,那为什么还要用于呢?本文将融合设计案例带上你理解4-20mA通信。1为什么用于4-20mA通信?在远距离、简单的工业现场应用于场合经常预示有较小的干扰源,磁场电磁辐射阻碍、传导阻碍等,如果用于传统的数字通信更容易受到阻碍,因为接收端的输入阻抗无穷大,在受到黯淡噪声信号阻碍后,不会产生较高的电压噪声,有利于数据传输以及模块的安全性用于规范。

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用于4-20mA模拟量展开通信时,无论是升空末端还是接收端的电路设计,相对于数字通信都会比较复杂,那为什么还要用于呢?本文将融合设计案例带上你理解4-20mA通信。1为什么用于4-20mA通信?在远距离、简单的工业现场应用于场合经常预示有较小的干扰源,磁场电磁辐射阻碍、传导阻碍等,如果用于传统的数字通信更容易受到阻碍,因为接收端的输入阻抗无穷大,在受到黯淡噪声信号阻碍后,不会产生较高的电压噪声,有利于数据传输以及模块的安全性用于规范。

而用于模拟量(4-20mA)展开通信时,由于耦合的噪声信号更为黯淡,一般来说为nA级别,则不不受此影响,而且电流源驱动没线压降问题。24-20mA代表了什么数据意义?基于国际标准文件明确提出的《过程控制系统用模拟信号(第一部分):直流电流信号(GB/T3369.1-2008/IEC60381-1:1982)》中规定了4-20mA信号为选用直流电流通信信号,如表一:直流电流信号范围右图。文件中规定在使用4-20mA通信信号的情况下,4mA代表原始数据的0刻度,20mA代表原始数据的剩刻度,0mA作为断电、断线检测。如远端PT100热电阻温度监测系统,通过4-20mA通信方式将远端现场数据传到PLC,构建对现场温度变化监测。

PT100的测量范围为-200-850℃,则4mA代表-200℃,20mA代表850℃,实际温度计算公式如下:T=(850+200)℃/(20-4)mA*(I-4mA)-200℃其中:T为当前测试温度;I为当前收集电流;一般用高于2mA代表热电阻测温模块系统断电或者通信线路断线。34-20mA通信系统的一般电路设计4-20mA模拟量通信电路如图:4-20mA通信电路架构右图,应用于现场前端由传感器构成,经由变送器将非标准的传感器信号切换为标准4-20mA通信信号,再行发送到远端掌控设备,由接收器接管上载至PLC掌控末端。目前市面上有较多的传感器设备或者执行器的成品模块早已构建了4-20mA通信功能,用户只必须自己搭起接管模块才可。

接管模块于是以如下图:4-20mA通信电路架构右图,包括了采样器、信号调理电路、ADC(模数转换)以及MCU(数据传输以及处置)。但如果4-20mA通信装载的是一个高精度、数据范围较为长的数据时(比如上个章节所提到的远端PT100热电阻温度监测系统,数据量范围-200-850℃,精度0.1%±1℃所取最大值),接管模块精度约将近0.1%,则不会引发数据传输误差,充分发挥没法传感器性能,那怎么去保证接管模块的取样数据精确呢?4-20mA通信电路架构首先我们分析一下接管链路有可能造成收集精度误差的原因:取样电阻的初始精度以及工作在无限大环境(高低温max)下时,电阻温漂引发取样电压的飘移;调理电路,该电路容许取样精度的因素较为多,如运放的失调电压、输入噪声、波动或增益网络误差引发ADC端的电压收集误差;ADC单元电路误差,如基准飘移、基准噪声,电源噪声、PCB布局等这都是外部影响ADC切换精度因素;ADC自身所带给的切换精度误差,如ADC的紊乱误差、增益误差,无噪声分辨率较低、分数非线性劣等问题,带给切换精度误差。为了延长用户的开发周期,ZLG发售了一款具有隔绝功能的高精度模拟量收集模块(TPS08U)重复使用解决问题了如上所有问题。该模块在设计上,考虑到了如上的所有因素,使用近于低温飞舞的电阻,堪称零飘移的运放,24bit分辨率的ADC,在极优的参数下挑选最不具性价比元器件,并优化layout走线布局等构建以大于体积达成协议8地下通道测量。

同时,每个模块出厂皆通过严苛的测试校准,确保出厂的每个模块都能超过指标拒绝。4TPS08U模块用于概述TPS08U典型电路如下图右图,只需非常简单的外围电路就可以构建8地下通道的模拟信号收集(4-20mAand0-5V),精度0.1%(电压为满量程精度)。

模块电源使用3.3V供电,通信接口SPI,同时,模块构建了电源及通信隔绝电路(隔绝DC:2500V),尺寸大小宽*长*低:31.8mm*20.3mm*6.5mm。详细资料可向当地销售提供。


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本文来源:ror体育-www.360chess.com

 


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