物聯(lián)網(wǎng)連接是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，但它并不是一個(gè)新想法，除了“互聯(lián)網(wǎng)”方面。幾十年來(lái)，工業(yè)和一些商業(yè)應(yīng)用一直將各種傳感器和換能器連接到基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，而物聯(lián)網(wǎng)正在擴(kuò)大這些端點(diǎn)的范圍和數(shù)量。
    物理傳輸信號(hào)及其數(shù)據(jù)的方式有多種選擇；一些方法需要少的信號(hào)調(diào)節(jié)，而其他方法更適合完全調(diào)節(jié)和數(shù)字化的信號(hào)。選項(xiàng)包括有線(xiàn)連接（例如使用 RS-423/485 的連接）以及無(wú)線(xiàn)連接（例如 Zigbee、藍(lán)牙、Wi-Fi 和許多專(zhuān)有方法）。
    所有這些物聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)都有一個(gè)共同點(diǎn)：它們顯然需要電力才能運(yùn)行。這可以通過(guò)能量收集（例如太陽(yáng)能、振動(dòng)、熱能和射頻）或長(zhǎng)壽命電池獲得；10 年是一個(gè)非常容易達(dá)到的壽命，使用以低占空比、低睡眠電流和合適的電池運(yùn)行的系統(tǒng)。

    具有諷刺意味的是，有一種較舊的有線(xiàn)替代方案可以解決電源問(wèn)題：自供電 20 mA 電流環(huán)路接口（圖 1）。人們很容易認(rèn)為這個(gè)簡(jiǎn)單、古老的界面幾乎已經(jīng)過(guò)時(shí)，不推薦用于新設(shè)計(jì)，但事實(shí)并非如此。事實(shí)上，IC 供應(yīng)商仍在為這個(gè)環(huán)路發(fā)布功能更強(qiáng)大的接口 IC 版本。

    圖 1 自供電電流環(huán)的設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單和技術(shù)簡(jiǎn)潔的縮影，這是其優(yōu)勢(shì)之一。（）例如，今年早些時(shí)候，Maxim Integrated 推出了 MAX12900 ，這是一款超低功耗、高度集成的模擬前端 (AFE)，適用于 4–20 mA 傳感器發(fā)射器（圖 2）。它包括許多額外的功能和特性，但其是允許通過(guò) 2 線(xiàn) 4–20 mA 電流環(huán)路接收電源和傳輸數(shù)據(jù)。主要限制是傳感器及其調(diào)節(jié)功能消耗的電流不超過(guò) 3–4 mA，在這種情況下，將需要外部傳感器電源和更多電線(xiàn)，從而抵消了自供電布置的優(yōu)勢(shì)。

    圖 2 MAX12900 是一款相對(duì)較新的功能豐富的產(chǎn)品，針對(duì)這種非常古老的傳感器接口方法：自供電電流環(huán)路。（）當(dāng)前循環(huán)的一些背景知識(shí)將提供一些上下文和觀(guān)點(diǎn)，說(shuō)明為什么這個(gè)接口仍在新設(shè)計(jì)中使用，而不僅僅是傳統(tǒng)安裝。多年來(lái)，隨著控制系統(tǒng)在 1930 年代和 1950 年代之間從基于氣動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛陔姎獾膶?shí)現(xiàn)方式，常見(jiàn)的接口是 0-20 mA 電流環(huán)路，也稱(chēng)為 4-20 mA 環(huán)路。
    這個(gè)概念簡(jiǎn)單而有效：感興趣的信號(hào)，無(wú)論是來(lái)自傳感器還是效應(yīng)器傳感器，都使用 4 mA 表示信號(hào)值，使用 20 mA 表示信號(hào)值。雖然初用于模擬信號(hào)，但環(huán)路沒(méi)有任何控制協(xié)議，因此可用于表示數(shù)字信號(hào)而不是模擬信號(hào)，具有的格式結(jié)構(gòu)（如果有的話(huà)）。幾十年前，由于信號(hào)調(diào)理電路及其 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器大大降低了它們的功率需求，因此使用幾 mA 的可用“”功率來(lái)操作該電路變得切實(shí)可行。
    電流環(huán)路，無(wú)論是否自供電，都在工業(yè)環(huán)境中提供了一些主要優(yōu)勢(shì)。作為與 RS-423/485 等電壓接口不同的低阻抗回路，它相對(duì)不受 EMI 影響，這在該環(huán)境中是一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。此外，由于電流下降到易于識(shí)別的 0 mA，它還有一個(gè)完整的、的方式讓系統(tǒng)知道電線(xiàn)斷了（常見(jiàn)的故障模式）。，作為每個(gè)端點(diǎn)一個(gè)環(huán)路的互連，它非常容易安裝、標(biāo)記、跟蹤和故障排除。
    缺點(diǎn)是隨著單個(gè)回路數(shù)量的增加，電線(xiàn)和安裝工作的成本不斷增加，而且需要為每個(gè)回路提供一個(gè)電流源，該電流源可以提供從幾伏到大約 24 VDC 的任何地方。如果多個(gè)環(huán)路分布在不同的位置，則可能需要電流隔離以避免接地環(huán)路問(wèn)題。
    毫無(wú)疑問(wèn)，古老的自供電電流環(huán)路仍然占有一席之地。與大多數(shù)工程決策一樣，沒(méi)有簡(jiǎn)單、單一的“正確”選擇，而是在每種情況下只有一個(gè)“”解決方案，誠(chéng)然需要權(quán)衡和妥協(xié)。盡管如此，不要急于采用、的方法，因?yàn)橐粋€(gè)古老的、長(zhǎng)期存在的方法可能仍然是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
    您是否曾將 20 mA 自供電回路用于傳感器？您是否曾嘗試過(guò)使用更復(fù)雜的接口，如 Zigbee 或 Wi-Fi，甚至是經(jīng)典的 RS-422/485，卻只能恢復(fù)到當(dāng)前環(huán)路？