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 | 8998 次閱讀
解決上面問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法是在單片機(jī)輸入之前配置一個(gè)由運(yùn)算放大器組成的緩沖處理電路,見(jiàn)圖。
增加這級(jí)運(yùn)算放大器可以起到對(duì)零點(diǎn)的處理會(huì)變得更加方便,無(wú)需耗用單片機(jī)的內(nèi)部資源,尤其單片機(jī)是采用A/D接口來(lái)接受這種零點(diǎn)信號(hào)不為零電壓的輸入時(shí),可以保證A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)的資源能夠全部應(yīng)用于有用信號(hào)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(dāng)前級(jí)采用24V供電時(shí),RA0經(jīng)常會(huì)使用500Ω的阻值,對(duì)應(yīng)20mA 的時(shí)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(shí)候,傳感變送器的供電只要12V就夠用了。因?yàn)榧词箓魉途嚯x達(dá)到1000米,RA0最多也就幾百Ω而已。
同時(shí),線(xiàn)路輸入與主電路的隔離作用,尤其是主電路為單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)候,這個(gè)隔離級(jí)還可以起到保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)的作用。

圖 采用的是廉價(jià)運(yùn)放LM324,其對(duì)零點(diǎn)的處理是在反相輸入端上加入一個(gè)調(diào)整電壓,其大小恰好為輸入4mA時(shí)在RAO上的壓降。有了運(yùn)算放大器,還使得 RAO的取值可以更加小,因?yàn)檫@時(shí)信號(hào)電壓不夠大的部分可以通過(guò)配置運(yùn)放的放大倍數(shù)來(lái)補(bǔ)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(yùn)算放大器也會(huì)帶來(lái)一些麻煩,尤其在注重低成本的時(shí)候,選擇的運(yùn)放往往是最最廉價(jià)的,運(yùn)放的失調(diào)與漂移,以及因?yàn)檫\(yùn)放的供電與單片機(jī)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(yùn)放的輸入阻抗是否對(duì)信號(hào)有分流影響,以及運(yùn)放是否在整個(gè)信號(hào)范圍內(nèi)放大特性平坦,如此等等,造成這種廉價(jià)電路的實(shí)際效果不如人意。
而的不如人意之處還是在零點(diǎn)抵消電路上,隨著信號(hào)電流的變化,運(yùn)放的反相端的電壓總是會(huì)與零點(diǎn)調(diào)整電壓發(fā)生矛盾,就是這個(gè)零點(diǎn)電壓也在隨著運(yùn)放輸出的變化而變化,只不過(guò)由于有了信號(hào)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(xiàn)性加大。雖然可以在單片機(jī)里采用軟件校正來(lái)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(diǎn)采集數(shù)據(jù)來(lái)應(yīng)對(duì)。
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