正好實驗室有壓力傳感器但是缺少一個變送器，那么這篇文章會說明為什么變送器要電流的傳送，以及如何做一個。

工業(yè)上最廣泛采用的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受干擾，因為工業(yè)現(xiàn)場的噪聲電壓的幅度可能達到數(shù)V，但是噪聲的功率很弱，所以噪聲電流通常小于nA級別，因此給4－20mA傳輸帶來的誤差非常小；電流源內(nèi)阻趨于無窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，因此在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米；由于電流源的大內(nèi)阻和恒流輸出，在接收端我們只需放置一個250歐姆到地的電阻就可以獲得0－5V的電壓，低輸入阻抗的接收器的好處是nA級的輸入電流噪聲只產(chǎn)生非常微弱的電壓噪聲。電流對噪聲并不敏感。

上限取20mA是因為防爆的要求：20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低于4mA，當傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

4～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。

設(shè)計的思路很簡單，就是電流經(jīng)過一個反饋電阻IR=U，接著就是對這個U進行一個處理。

電流4~25mA ------->0~ADC的采集上限，我不知道這樣寫算不算寫日記。

一個流傳甚廣的原理圖被我所使用，里面使用的是LM324這個運放

什么叫不精密，這就叫不精密

合理的自引

但是一次4個，管飽，是ST的

一次要放4下

另外我們也不管什么單電源系統(tǒng)了，ICL7660是久經(jīng)考驗的雙電源

繪制的時候記得看看電源的引腳，注意供電

測量部分，電流從R3的上端流入，下端流出

這是一個差分放大電路，也就是一個減法運算電路，輸出電壓U1=（R5/R2）*(U1-U2)=U1-U2,U1即是電阻R1兩端的電壓差，假如流過該電阻的電流為20mA，那么產(chǎn)生的電壓為20*100=2000mV，還沒有達到單片機的電壓測量范圍（這里默認單片機AD檢測的范圍為0-5V），所以為了達到單片機AD的量程，需要將電壓信號進一步放大.

其實這里的電阻之間的搭配就是等比例的處理。

第二個問題是：如何使電流信號輸入為4mA時，在這時電壓輸出是0V呢？這個問題的關(guān)鍵點在于我們要輸出的是0V電壓.

搞一個減法器電路，在4mA的時候減去現(xiàn)在的輸出

這個地方就不搞什么單電源了，媽的

組成是減法電路，其輸出電壓等于UA-UB。

一個運放組成一個跟隨器，當電流信號為4mA時，UA=4*100=400mV，那么U1A的輸出此時為0V正是我們的目的，那么就需要UA=UB，那么調(diào)節(jié)U1D跟隨器的正相輸入端通過調(diào)節(jié)電位器R10改變分壓即可。 這就解決了當輸入電流為4mA時輸出電壓為0的問題，接下來我們要添加的是放大電路，將輸出信號進行放大。

輸入反接保護，上電以后是紅燈變亮

注意這個Vout就是負電源

這個是一個參考設(shè)計

另外一個，也是文章里面使用的

這個地方是滑動變阻器

注意電流的方向

這個地方是一個調(diào)整零點的地方

怎么加起來了，是因為-399-（343）= -742

4mA的時候-400mV

輸入的是397mV，下面是我精細的調(diào)控的值

幾乎是一樣的

接近0V了

也就是說這個值是調(diào)零的值

這次正常了

但是反饋電阻在100歐姆的時候，這個前面的反饋電壓是很大的，25mA的是2.5V。

后面可能要微調(diào)才行。

后面是一個同相放大，Vout=Vi*(R1+R2)/R2，個人覺得，同相放大是可以更細化的添加。

發(fā)現(xiàn)有一個這樣的說法

其實這個我是不知道咋說明的，電路還是可以使用的

這個是一個模糊的電源引腳圖

參考的原理圖

仿真的結(jié)果

PCB的一個布局，但是注意有一個三極管

這個圖中的電路應(yīng)該叫郝蘭德

我這里找到了一個模糊的圖，看這個，上面是一個緩存器,三極管的基極，被U1A控制，也就是說VO2這里的電流是等比例的受前級控制的。

負載電阻有一端接地(恒流源通常有這個要求)，而取樣電阻兩端均不接地。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這個要求，關(guān)鍵就是上面一個運放和電阻的匹配。上面一個運放顯然是跟隨器，其輸入阻抗很高，可以看成開路，其輸出阻抗很低，可以看成電壓源，而電位與Rs右端相同。這樣就避免了R2中電流對輸出的影響(R2不從輸出端取用電流)。

采樣電阻RS兩端的電壓為：VO2-VO= V*(R2/R1) ；

流過RS的電流為：(V*(R2/R1))/RS，其大小與負載電阻RL無關(guān)，受輸入電壓V控制。

因此在處理器端對數(shù)據(jù)進行采集時，一般是把電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，再用ADC來處理。對于精度不高的場合可以就直接接一個250歐姆的精密電阻，轉(zhuǎn)化為1-5V的信號，如果精度要求高的話可以先用運放來處理再用ADC采集。

如果不對可以再diss我。

輸出的有負電流，可以先設(shè)計一個減法電路，將0~3V調(diào)整為-1.5V~1.5V，這樣再設(shè)計一個電流電壓轉(zhuǎn)換電路將-1.5V~1.5V變換為-10mA~10mA。

后面是防反接的二極管

審核編輯：湯梓紅