LM324組成的4-20mA輸入5V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路圖
出處:yuantong 發(fā)布于:2011-02-09 00:00:00 | 8977 次閱讀
解決上面問題的簡單方法是在單片機輸入之前配置一個由運算放大器組成的緩沖處理電路,見圖。
增加這級運算放大器可以起到對零點的處理會變得更加方便,無需耗用單片機的內(nèi)部資源,尤其單片機是采用A/D接口來接受這種零點信號不為零電壓的輸入時,可以保證A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)的資源能夠全部應用于有用信號上。
以4~20mA 例,圖B中的RA0是電流取樣電阻,其值的大小主要受傳感變送器供電電壓的制約,當前級采用24V供電時,RA0經(jīng)常會使用500Ω的阻值,對應20mA 的時候,轉(zhuǎn)換電壓為10V,如果僅僅需要轉(zhuǎn)換電壓為5V,可以取RA0=250Ω,這時候,傳感變送器的供電只要12V就夠用了。因為即使傳送距離達到1000米,RA0最多也就幾百Ω而已。
同時,線路輸入與主電路的隔離作用,尤其是主電路為單片機系統(tǒng)的時候,這個隔離級還可以起到保護單片機系統(tǒng)的作用。

圖 采用的是廉價運放LM324,其對零點的處理是在反相輸入端上加入一個調(diào)整電壓,其大小恰好為輸入4mA時在RAO上的壓降。有了運算放大器,還使得 RAO的取值可以更加小,因為這時信號電壓不夠大的部分可以通過配置運放的放大倍數(shù)來補足。這樣,就可以真正把4~20mA電流轉(zhuǎn)換成為0~5V電壓了。
使用運算放大器也會帶來一些麻煩,尤其在注重低成本的時候,選擇的運放往往是最最廉價的,運放的失調(diào)與漂移,以及因為運放的供電與單片機電路供電的穩(wěn)定性,電源電壓是否可以保證足夠穩(wěn)定,運放的輸入阻抗是否對信號有分流影響,以及運放是否在整個信號范圍內(nèi)放大特性平坦,如此等等,造成這種廉價電路的實際效果不如人意。
而的不如人意之處還是在零點抵消電路上,隨著信號電流的變化,運放的反相端的電壓總是會與零點調(diào)整電壓發(fā)生矛盾,就是這個零點電壓也在隨著運放輸出的變化而變化,只不過由于有了信號有用電壓的存在,而在結(jié)果中不容易區(qū)分而已。這種現(xiàn)象最容易造成非線性加大。雖然可以在單片機里采用軟件校正來糾正,但是,就具體措施而言,這樣做需要增加編程人員不少的工作量,而且需要多點采集數(shù)據(jù)來應對。
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