智能4-20mA变送器设计
4到20mA模拟恒流环路信号发生器制作
4到20mA模拟恒流环路信号发生器制作一。
DH4-20的原理与测试：①静态零电平4mA调节范围测试条件：VCC=24V UIN=0V（静态）步骤：改变RP1使UIN=0V，改变RP2观察IOUT的最大值和最小值。
IOUT实测值（mA）RP2↓最小值3mA±0.3mA 2.790RP2↑最大值5mA±0.3mA 4.838②UIN-IOUT线性测试测试条件：VCC=24V RL=700Ω步骤：1.将RP1调至UIN=0V2将RP2调至IOUT=4.000mA3.改变RP1从0～5V的UIN电位UIN（V）IOUT（mA）实测值（mA）0 4.000 4.0021.2508.0007.9972.50012.000 11.9983.75016.000 16.0035.000 20.000 20.008③RL-VCC最大负载电阻与工作电压之间的关系测试条件：在上述②的测试条件UIN=5V，IOUT=20mA恒定状态下步骤：改变以下RL与VCC的对应关系，观察IOUT=20mA恒定状态RL（KΩ）VCC（V）实测值（mA）0 1020.0030.11220.0030.21420.0050.31620.0050.41820.0050.52020.0050.62220.0050.72420.0050.82620.0100.92820.0101.03020.0101.13220.010④满值20mA的恒流测试测试条件：VCC=24V IOUT=20.000mA步骤：在上述条件下，改变RL从0～0.7KΩ，观察满值20的恒定状态RL（KΩ）IOUT实测值（mA）0 20.0210.120.0200.220.0190.320.0170.420.0160.520.0150.620.0140.720.013二。
二线制4～20mA模拟恒流环路信号发生器制作三。
二线制4～20mA模拟恒流环路信号发生器制作指标要求以精度0.5级为例,二线制4～20mA模拟恒环路信号发生器执行标准：GB/T13850－1998；(1)基准要稳,４mA是对应的输入零位基准，基准不稳，谈何精度线性度，冷开机３分锺内４mA 的零位漂移变化不超过4.000mA0.5%以内;(即3.98-4.02mA),负载250Ω上的压降为0.995-1.005V，国外IC心片多用昂贵的能隙基准，温漂系数每度变化10ppm；(2)内电路总计消耗电流<4mA,加整定后等于4.000mA,而且有源整流滤波放大恒流电路不因原边输入变化而消耗电流也随之变化，国外IC心片采用恒流供电；(3)当工作电压24.000V时,满量程20.000mA时,满量程20.000mA的读数不会因负载0-700Ω变化而变化;变化不超过20.000mA0.5%以内；(4)当满量程20.000mA时,负载250Ω时,满量程20.000mA的读数不会因工作电压15.000V-30.000V变化而变化;变化不超过20.000mA0.5%以内；(5)当原边过载时，输出电流不超过25.000mA+10%以内，否则PLC/DCS内供变送器用的24V工作电源和A/D输入箝位电路因功耗过大而损坏，另外变送器内的射随输出亦因功耗过大而损坏，无A/D输入箝位电路的更遭殃；(6)当工作电压24V接反时不得损坏变送器,必须有极性保护;(7)当两线之间因感应雷及感应浪涌电压超过24V时要箝位,不得损坏变送器；一般在两线之间并联1-2只TVS瞬态保护二极管 1.5KE可抑制每20秒间隔一次的20毫秒脉宽的正反脉冲的冲击,瞬态承受冲击功率1.5KW-3KW;(8)产品标示的线性度0.5％是绝对误差还是相对误差,可以按以下方法来辨别方可一目了然:符合下述指标是真的线性度0.5％.原边输入为零时输出４mＡ正负0.5%(3.98-4.02mA),负载250Ω上的压降为0.995-1.005V原边输入10％时输出5.6mＡ正负0.5%(5.572-5.628mA)负载250欧姆上的压降为1.393-1.407V原边输入25％时输出8mＡ正负0.5%(7.96-8.04mA)负载250Ω上的压降为1.990-2.010V原边输入50％时输出12mＡ正负0.5%(11.94-12.06mA)负载250Ω上的压降为2.985-3.015V原边输入75％时输出16mＡ正负0.5%(15.92-16.08mA)负载250Ω上的压降为3.980-4.020V原边输100％时输出20mＡ正负0.5%(19.90-20.10mA)负载250Ω上的压降为4.975-5.025V(9)原边输入过载时必须限流:原边输入过载大于125%时输出过流限制25mＡ+10%(25.00-27.50mA)负载250Ω上的压降为6.250-6.875V；(10)感应浪涌电压超过24V时有无箝位的辨别:在两线输出端口并一个交流50V指针式表头,用交流30-35V接两根线去瞬间碰一下两线输出端口,看有无箝位,箝位多少伏可一目了然啦;(11)有无极性保护的辨别:用指针式万用表Ω乘10K档正反测量两线输出端口,总有一次Ω阻值无限大,就有极性保护；(12)有无极输出电流长时间短路保护：原边输入100％时或过载大于125%-200%时，将负载250Ω短路，测量短路保护限制是否在25mＡ+10%；(13)工业级别和民用商用级别的辨别:工业级别工作温度范围是-25度到＋７０度，温漂系数是每度变化１００ppm,即温度每度变化１度,精度变化为万分之一；民用商用级别工作温度范围是０度（或-10度）到＋７０度（或+50度）,温漂系数是每度变化25０ppm,即温度每度变化１度,精度变化为万分之二点五；DH4～20mA模拟串口模块及其变送器电路设计中国科学院半导体所方舟公司李德辉摘要：二线制4～20mA模拟串口环路作为电流遥测技术标准，以其众多优点得到广泛应用，本文介绍的DH4～20型DH4～20mA模拟串口模块与无源交流隔离传感器的组合，不但解决了交流电流电压信号的二线制4～20mA环路遥测问题，而且成本低，性价比高。
两线制4—20mA液压变送器的设计
常， 工业 现 场都 在室 外 ， 实 时获 取 现 场 的液 压 参 数 ， 要
一
般通 过 两种 途径 ： 种是 利用 现场 总线 的方 式 ， 一 通过
时不 会低 于 ４ｍ 当传 输 线 因 故 障 断路 时 ， 路 电 流 Ａ， 环
降 为 ０ｍＡ¨ 。常取 ２ｍ ４ ｊ Ａ作 为断 线报 警值 。
测量 ， 这种 方式 简单 、 直接 ， 但不适合远距离传输 和智能化控制 。针对这一局 限性 ， 首先分析 了采 用电流远距 离传输 信号 的可行性 ，
并设计 了一种小巧 、 节能 的液压变送器 。研 究结 果表明 ， 该设计 结构简单 ， 合远距 离传输 和智 能化控 制 ， 适 减少 了人员 工作量 。传
第２ ８卷 第 ｌ ０期
２１ ０ １年 １ ０月
机
电
工
程
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ０ １ ２ ．１ ０ｃ ． ２ ｔ Ｏ１ｌ
Ｊｕｎ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ｏ ｒａ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ＆ ＥｌｃｒｃｌＥ ｇｎ ｅｉｇ ｅ ｔ ａ ｎ ｉｅｒｎ ｉ
两 线 制 ４— ０ｍＡ 液 压 变 送 器 的 设 计 ２
鲍康 贵 ， 会 斌 秦
（ 杭州 电子 科技 大学新 型 电子 器件 研究 所 ， 江 杭 州 ３ ０ １ ） 浙 １ ０ ８
摘要 ： 工业控 制过程 中， 常要 把模 拟液压信号转化为 可测 的电压信 号 ， 经 然后 经过换 算 。 读取液 压值 。传 统 的方 法是 以 手持 液压 计
导线 电阻串联 在 回路 中不 影 响精 度 ， 普通 双 绞线 上 在 可 以传输 数 百米 。 目前 ， 工业 上 最 广 泛 使 用 的 是 ４ ｍ ２ Ａ～ ０ｍＡ电流 来 传 输模 拟 量 。上 限取 ２ Ａ 是 因 ０ｍ 为 防爆 的要求 ，０ ｍ 的电流 通断 不足 以引燃 瓦斯 ； ２ Ａ 下 限没 有取 ０ｍ 的原 因是 为 了能 检 测 断线 。正 常 工作 Ａ
4-20mA模拟量变送器二线制和四线制分析
关于模拟变送器信号形式的疑问解答什么是变送器的二线制和四线制信号传输方式？二线制传输方式中，供电电源、负载电阻、变送器是串联的，即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号，目前大多数变送器均为二线制变送器；四线制方式中，供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的，即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。
一．什么是两线制电流变送器? 什么是两线制? 两线制有什么优点?两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。
两线制与三线制(一根正电源线，两根信号线,其中一根共GND)和四线制(两根正负电源线，两根信号线,其中一根GND)相比，两线制的优点是：1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用；2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性干扰会导致接收器电阻产生误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制....5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。
6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代，从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑，电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上，而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里，两者一般相距几十到几百米甚至更远。
智能压力变送器设计
摘要传感器在工业生产中起着重要的作用，随着工业的发展，人们对于传感器的精度和用户体验等方面有着越来越高的要求，相应的仪器仪表在工业生产中也有着越来越重要的地位。
压力，作为工业生产过程中重要参数之一，实现对其精确的检测和控制是保证生产过程运行和设备安全必不可少的条件。
这个课程设计是以AT89C51单片机为核心的智能压力变送器。
通过压力传感器对工业现场的压力信号进行采集，通过全桥测量电路，三运算放大电路，进过AD0809转换器转换成数字信号送往单片机AT89C51进行处理，再经过DA0832装换成模拟信号，输出4~20mA的标准电压信号，由LED液晶显示屏显示所测得压力值。
人机交互采用独立式键盘，键盘设置“+”，“-”和“、”三个按键分别用来设置上限值、下限值和锁存上限值和下限值，并设置报警电路，当输出超过上限值或下限值后自动报警提醒工作人员。
关键词压力变送器智能化目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1压力变送器背景和应用简介 (1)2 系统总体设计 (2)2.1 系统设计要求 (2)2.2 总体设计方案 (2)3 智能压力变送器的硬件设计 (4)3.1 压力传感器 (4)3.1.1 压力传感器的选择 (4)3.1.2压阻式压力传感器的结构组成 (4)3.2 电阻信号的测量桥路 (5)3.2.1 测量电路的工作原理 (5)3.3 信号放大电路 (6)3.3.1 放大器的选择 (6)3.3.2 三运放差分放大电路 (6)3.4 A/D转换模块 (7)3.4.1 ADC0809与单片机连接 (7)3.5 单片机 (8)3.5.1 AT89C51单片机简介 (8)3.5.2 单片机复位电路与自激振荡电路 (9)3.6 键盘接口输入 (9)3.6.1键盘分类简介及选择 (9)3.6.2键盘抖动及消除 (10)3.7 LED显示接口电路 (11)3.7.1 LED数码管静态显示接口电路 (11)3.8 D/A转换模拟输出及信号放大 (12)3.8.1 DAC0832简介 (12)3.8.2 D/A转换输出与放大电路 (12)3.9 报警电路 (13)4 智能压力变送器软件设计 (14)4.1 A/D转换器软件设计 (14)4.2 单片机与键盘接口程序设计 (15)4.3 LED数码管静态显示程序设计 (16)4.5 智能压力变送器程序设计 (18)总结和体会 (19)参考文献 (20)附录 (21)1 绪论1.1压力变送器背景和应用简介压力传感器作为工业活动中最为常见的传感器之一，其广泛运用于交通运输、石油化工、军事工业等各种工业自动控制的领域中。
有源隔离型4-20mA信号变换电路
有源隔离型4-20mA信号变换电路的设计1、设计基本要求：1、电源供电24Vdc，输入电流4-20ma，输出电流4-20ma。
2、输出电流4-20ma带负载能力达到300欧姆。
3、电源供电24Vdc，输入电流4-20ma，输出电流4-20ma三者相互隔离。
4、输出电流跟踪输入电流变化，跟踪精度达到1%。
2、发挥部分：直接以PT100的电阻输入替代输入电流4-20ma电流，实现隔离型热电阻变送器功能。
即100欧电阻输入，输出4毫安，138.5欧姆电阻输入，输出20毫安。
具体电路请记笔记。
可参考：/more.asp?name=xinjihua&id=37300的相关资料提高题1：无源二线制隔离型4-20mA信号变换电路的设计1、无源供电，输入电流4-20ma负载能力达到500欧姆。
2、输入电流4-20ma，输出电流4-20ma。
3、输出电流4-20ma负载能力达到200欧姆。
4、输入电流4-20ma既作为信号传递，又作为设备供电电源。
5、输入电流4-20ma，输出电流4-20ma二者相互隔离。
下面是对“2009年全国大学生电子设计竞赛题目分析”请您参考。
这是北京理工大学一个电子竞赛组委会专家分析的情况，现跟您分享一下，如果需要什么资料可及时联系王浩。
首先，09年题目应该与往年差异不大。
无非是仪器类、电源类、放大器类、控制类等几大块。
所以现在老师用以前的训练模式给学生打基础应该没什么问题。
但有一下几点要注意：1、因为推荐全国都有笔试考核，笔试多数以电子基础、模电知识为主，所以09年全国题目应该会继续在模电题目上下功夫，而数字电路，因为现在出题难度、芯片功能等原因，可能会不再考。
2、频谱仪、信号发生器、相位仪等相关题目都基本出过，所以如果仪器类继续出题目的话，可能还是在原先的基础上加强功能或者增加难度，但是这类型题目出的次数都比较多，不怀疑换类型的可能。
仪器方面也要根据实验常用的仪器来判断哪些仪器在往年还没有涉及，而有可能当做新的方向来考核的,比如失真度仪什么的。
高精度称重变送器4-20mA和0-10V输出
称重变送器也叫做重量变送器，是一种将物理量变换成电信号，将毫伏信号输出的传感器经隔离放大转换成标准直流信号的变送器。
通常采用SMT工艺，针对工业过程的电阻应变式信号传感器而设计制造，适用于于不同规格称重传感器。
A/D转换器，具有输入信号范围宽，分辨率高，零点和满载温漂小的特点。
模块采用螺丝固定安装方式可方便的嵌入控制柜。
该模块通信协议采用Modbus通信协议，可方便的连接各种PLC称重控制系统，组态软件，DCS,以及电脑集中监控系统。
称重变送器广泛应用于各类称重信号变送，输出4-20mA，0-10V，0-5V，RS232，RS485，modbus通讯。
JNS996数字式称重放大器，具有精度高，抗干扰性能好，解决了大量程称重传感器难标定，标定不准确的问题。
工作电源：◆DC24V （电源范围：18-36V），功率约8W ，文章较长，点击阅读全文，后面有惊喜。
额定输出：0~5v、0~10v、0~±5v、0~±10v、0~20mA 0~10mA、4~20mA安装方式：◆35mm导轨安装（防护等级：IP40）标定方法：◆砝码标定（通过按键输入重量值标定零点和量程）◆数字标定（无需砝码，直接输入称重传感器的参数进行标定）称重处理：◆AD采样方法：Delta-Sigma方法◆AD采样速率：100次/秒◆内部分辨率：1/260000◆显示分辨率：1/50000◆精度：0.005& F.S称重接口: ◆输入灵敏度：≥0.25uV/d◆输入信号范围：-30.5mV～+30.5mV◆零点信号范围：-30.5mV～+30.5mV◆传感器激励电压：10V◆传感器驱动能力：4只350Ω的传感器开关量接口：◆输入接口2个：置零、去皮、毛重/净重、打印等选其一◆输出接口2个：可设置两个高低位开关量输出信号输出：◆模拟量输出：4-20mA，0-10V，0-5V 任选其一◆数字量输出：RS232，RS485 （通讯协议：MODBUS RTU）其它参数：◆使用环境温度：-20℃～45℃◆相对湿度：10&～90& 无冷凝◆显示：6位高亮度红色数码管◆指示灯：6个◆按键数量：6个◆重量：0.4kg数据恢复：◆客户设置好参数后，将参数保存，以后万一将参数调乱，可以通过数据恢复功能，直接恢复。
两线制4-20mA变送器的电路设计
两线制4/20mA变送器的电路设计工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
4-20mA变送器的电路设计
4-20mA变送器的电路设计工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
1.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
这是两线制变送器的设计根本原则之一。
4-20mA 变送器 电路 设计
4-20mA 变送器电路设计1 工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
1.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
两线制4-20mA变送器的电路设计
两线制4/20mA变送器的电路设计工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
4-20mA 变送器 电路 设计
4-20mA 变送器电路设计2009-11-27 10:074-20mA 变送器电路设计1 工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
1.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
2线制和3线制的4-20mA电流环传输电路简介
2线制和3线制的4-20mA电流环传输电路简介1、为什么使用4-20mA电流环在远距离、复杂的工业现场，常常需把远距离之外的信号采集回来，通常需要考虑几个问题：（1）如果直接将采集的电压信号通过长线传输，信号在传输线上会受到噪声干扰；（2）超长的导线上会有不少压降，影响传输精度；（3）如何为远端的采样电路提供电源，是个棘手的问题。
为了解决上述问题，我们可以使用电流来传输信号，4-20mA电流环就是应用于这一场景的标准。
我们看看电流传输是如何解决上述问题的：（1）如果传输电流信号，接收端的阻抗可以很小，所以噪声干扰不容易耦合进来；（2）电流信号在整个环路上任何一个地方测量都是一样的，再长的线也不会有精度损失；（3）使用电流传输，远端可以通过传输线上的电流取电，不用额外提供电源。
4-20mA电流环在结构上，一般由两部分组成，即变送器和接收器。
变送器一般位于远端，直接获取现场的传感器信号；而接收器一般位于计算机端，用于采集、存储信号。
4mA表示零信号，20mA表示满量程信号，4~20mA就能表示出一个模拟量。
之所以不采用0mA作为零信号，是因为如果传输线断开，那么接收端可能错误地认为变送器在一直发送零信号；另一方面，传输线上保持一直有电流，则使得变送器从信号线上取电成为可能，这就是2线制电流环的设计理论基础。
4-20mA电流环有两种类型：2线制、3线制，下面分别介绍一下它们的原理。
2、3线制电流环工作原理先讲容易理解的3线制电流环。
如下图所示，图中箭头为电流方向，红色为4-20mA电流信号线。
接收器和变送器之间有3根线，其中有两根是VCC和GND，用于接收器给变送器供电；还有一根就是用来传输4-20mA电流信号的。
变送器端通过VCC和GND获取电源，在采集了传感器信号后，将信号转为4-20mA的电流信号，传输回接收端，接收端用电阻采样即可。
3、2线制电流环工作原理基本原理如下图所示，图中箭头为电流方向，红色为4-20mA电流信号线。
基于HART协议的智能压力变送器的开发
基于HART协议的智能压力变送器的开发智能压力变送器是现代工业自动化领域中广泛使用的一种设备，它能够精确地测量和传输压力信号。
基于HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议的智能压力变送器在传感器技术和通信技术方面进行了创新，具有更高的可靠性和智能化水平。
一、HART协议简介HART协议是一种双通道的数字通信协议，广泛应用于工业自动化控制系统中。
它采用了4~20mA模拟信号和数字信号双重传输方式，既可以传输模拟信号，又可以通过数字信号传输设备状态、配置信息等。
HART协议的双通道设计使得传感器和控制系统可以在接收模拟信号的同时，通过数字通信通道实现设备状态监测、配置参数调整、故障诊断等功能。
这一特性使得基于HART协议的压力变送器具备了更高的智能水平和可编程性。
二、智能压力变送器开发的关键技术1. 传感器技术改进智能压力变送器首先需要具备高精度、高稳定性的压力传感器。
现代压力传感器采用MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）微机电系统技术，能够在微米级别上进行高精度测量。
同时，通过使用新型材料和结构设计，可以有效降低温度、湿度等环境因素对传感器性能的影响。
2. 信号处理和通信技术基于HART协议的智能压力变送器需要具备信号处理和通信功能。
信号处理模块负责对传感器输出信号进行放大、滤波、线性化等处理，使得输出信号更加稳定和准确。
通信模块使用HART协议进行数据传输，可以与控制系统进行双向通信。
通过与控制系统建立通信连接，智能压力变送器可以传输数据、接收命令，并实现在线校准、参数配置、远程故障诊断等功能。
三、基于HART协议的智能压力变送器的优势1. 提高工作效率智能压力变送器基于HART协议进行通信，可以将设备状态、故障信息等实时传输给控制系统。
控制系统可以根据这些信息进行及时响应和处理，提高生产效率和工作安全性。
RS485或232转换4-20MA或0-5V模拟量隔离信号变送器说明
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B
F
ShenZhen Beifu Technology Co.,Ltd
IBF-232/485 字符协议命令集：
命令由一系列字符组成，如首码、地址 ID，变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符(cr)。主机除了带
通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指挥一个 IBF-232/4851 模块。
地址代码为 01 波特率 9600 bps 禁止校验和 由于新模块的地址代码都是一样的，他们的地址将会和其他模块矛盾，所以当你组建系统时，你必须重新配置每 一个模拟量输出模块地址。可以在接好 IBF-232/485 模块电源线和 RS485 通讯线后，通过配置命令来修改 IBF-232/485 模块的地址。波特率，校验和状态，通讯协议也需要根据用户的要求而调整。而在修改波特率，校验和状态，通讯协 议之前，必须让模块先进入缺省状态，否则无法修改。 让模块进入缺省状态的方法： IBF-232/485 模块都有一个特殊的标为 INIT 的管脚。将 INIT 管脚短路接到地线(GND 管脚)后，再接通电源，此时 模块进入缺省状态。在这个状态时，模块的配置如下： 地址代码为 00 波特率 9600 bps 禁止校验和 这时，可以通过配置命令来修改 IBF-232/485 模块的波特率，校验和状态等参数，通过设置模块的通讯协议命令 来选择通讯协议。在不确定某个模块的具体配置时，也可以通过安装配置跳线，使模块进入缺省状态，再对模块进行 重新配置。如果用户需要将模块设置为 MODBUS RTU 通讯协议，请看 MODBUS 通讯协议章节的有关说明。
232转换4-20MA或0-1mA模拟量隔离温度变送器
RS-232/RS-485 总线工业自动化控制系统，
4-20mA，0-5V，0-10V 等标准信号输出，用来控
制工业现场的执行设备，控制设备以及显示仪表 等等。 产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，D/A 转换和 RS-485 串行通信。每个串口最多可接 256 只 IRT-232/485 系列模块，通讯方式采用 ASCII
不难看出已饿了很久。可是温度变送器吃完一块就匆匆走开
成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互
干扰，造成系统不稳定甚至误操作，出现这种情
不难看出已饿了很久。可是温度变送器吃完一块就匆匆走开
况除了每个仪器、设备本身的性能原因如抗电磁 干扰影响，还有一个十分重要的原因就是各种仪 器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了安
全，机壳需要接大地;为了使电路正常工作，系
输出模块 IRTDA 还原模拟信号输出，在工业 现场中可以有效抑制干扰，使用方便，得 到了越来越多的应用。 产品概述：
不难看出已饿了很久。可是温度变送器吃完一块就匆匆走开
IRT-232/485 系列产品实现主机 RS-485/232 接口信号隔离转换成标准模拟信号，用以控制远 程 设 备 。 IRT-232/485 系 列 产 品 可 应 用 在
产品特点： ●低成本、小体积模块化设计
●RS-485/232 接口，隔离转换成标准模拟信
号输出
●模拟信号输出精度优于 0.2% ●可以程控校准模块输出精度
●信号输出 / 通讯接口之间隔离耐压
3000VDC
不难看出已饿了很久。可是温度变送器吃完一块就匆匆走开
●宽电源供电范围：8~32VDC ●可靠性高，编程方便，易于安装和布线
统需要有公共参考点;为了抑制干扰加屏蔽罩，
4到20mA变送器的电路设计
基于两线制的4/20mA变送器的电路设计工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
两线制压力变送器设计(4-20mA原理)x.doc
两线制压力变送器设计2008-01-24 14:27分类：字号：小开篇: 认识两线制传感器工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
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变送器应用设计指南 ·电流传输允许单条2线缆线在同一时间承载电源和信号，当供电处在远程位置的电子元件时，这是 一个重要因数。
·AD7677在变送器校验装置直流测量系统的应 ·智能电流变送器中HART调制解调器的实现方法 ·智能4-20mA变送器设计
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接口到RTD
RTD电阻随温度变化。RTD所用的典型元件是镍、铜和铂，而100Ω和1000Ω铂(PT100或 PT1000)RTD是最通用的。RTD对于测量-200~800℃温度是有用的，而且RTD在此温度范围内具有 近线性响应。图2示出如何接口一个DS ADC(如ADI的AD7793)到3线PT100RTD的电路。
·较低的功率可使热耗降低；
·性能更可靠(无LED老化或温灵敏度)；
·数据率较快；
·一个器件上有多个通道，使空间显著缩小；
·DC精度较高。
数字隔离器(如ADI公司的ADuM101)简化了ADC和控制器之间的3线串行接口通信，并拥有一个 附加通道，使其包含数据读回功能(图3)。
智能4-20mA变送器设计
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·中星微邓中翰：立法保护电子信息产业 ·龙芯与英特尔齐攻山寨 ·大陆市场需求“点亮”台科技大厂首季业绩 - 工业控制 - 设计应用
在智能变送器中，微控制器功能分担获得主机测量信号、存储变送器的信息、管理通信系统(通信 系统可以把两路通信放在用于承载测量信号的同一电路上)的任务。智能变送器包含共同采用的HART协 议。 适当地调理数字化数据后，用DAC通过4-20mA电流环进行传输，图4示出如何用DAC、电阻器和 MOSFET EFT产生数字控制的4-20mA电流环。用于控制4-20mA电流环的DAC必须是高精度、低功 率、低电压，并且能控制外部MOSFET的栅板电压及内部放大器，使设计任务简化。DAC上的SPI、 QSP1、I2C和Microwire兼容接口简化了接口连接，使其可与当今的大多数处理器和控制器一起使用。
对于处理远程位置而无本地电源的变送器(如流量表)，电路必须由4-20mA环供电。此时，应用需 要电压稳压器，变换环电压到各种传感器电路工作所需的固定3V/5V电压。电压稳压器可以是任何低成 本器件，其静态电流要远远低于4mA。
结语
越来越多的工业自动化应用在精确测量、控制不同过程和传输数据方面需要低功率转换器。这些末 端应用需要有增加性能，耐用和特性的产品，同时降低成本和板大小。智能4-20mA变送器正是这种器 件。元件制造商正在解决这些问题，正在为现在和将来的系统设计人员提供大量转换器和隔离产品。 (京湘)
/article/81282.htm（第 3／7 页）2009-3-16 22:17:32
智能4-20mA变送器设计
ADC其准电压也可以用匹配的电流源产生，它是从跨接在精密电阻器RREF上得到，并加到ADC的 差分基准输入上。此方法保证模拟输入电压范围保持基准电压的比率。由RLD电流源的温度漂移所引起 的模拟输入电压的任何误差用改变基准电压办法来补偿。
这些配置唯一缺点是需要驱动外部MOSFET，这需要很高的电源电压。大多数工业应用提供支持 3V和5V逻辑控制和传感器的低和高电压，而传感器可能需要高达36V(额定值24V)电压。在图5中，外 部MOSFET驱动电流环，其驱动电流由下式确定：
其中Rsense为50Ω感测电阻器，N是DAC的分辨率，D是输入码的十进制等效值(表示处理之后的
在2线4-20mA电流环中，为传感器提供的电流必须不超过4mA(其余14mA承载信号信息)，所以 机构变送器的元件必须是低功率。如图1所示，智能变送器有5个构建单元：ADC，微控制器或DSP， 存储器(RAM)，带任选集成放大器和基准的DAC，传感器或换能器。
会员积分赢奖品，好礼月月送 EEPW全新推出“积分有礼！”——会员积分奖励计划 （仅限个人会员）。从2009年3月1日起，每月推出多 样实用、时尚精美奖品，面向网站个人会员，每月积分 增长净值达到兑换礼品的积分数即可换取相应的奖品。 还在观望吗？赶快来参加吧！！！ EEPW电子商城诚征开发板供应商 EEPW电子商城为扩充开发板类别、搭建正规品牌市 场，针对开发板广扩进货渠道。愿与各厂商/代理商/渠 道商建立良好的合作，共同打造最大的电子行业开发板 B2C平台，现面前各界诚征开发板供应商！
智能4-20mA变送器设计
对于高端应用，要求在高增益设置时(64或128)，rms噪声必须小于100nV，失调和增益漂移分别 为10nV/℃和1PP℃。工作电流消耗应小于400mA较理想。4~20mA变送器设计所用的ADC包括同步 50/60Hz抑制滤波器、用于冷端补偿和电阻温度检测器(RTD)偏置的片上匹配电流源和精密基准。假若 集成，这些特性简化了设计任务，减去了用分立元件时所用的电路板和布线，同时也降低了成本。
/article/81282.htm（第 7／7 页）2009-3-16 22:17:32
在这种3线配置中，假若只用一个电流源，则引线电阻(RL1，RL2和RL3)将引起误差，激励电流将 流经RL1，导致差分模似输入ADC通道的正和负端(AIN1(+)和AIN1(-))之间的电压误差。用第2个 RTD电流源(IOUT2)补偿流经RL1的激励电流所引起的误差。当每个电流源的绝对精度不重要时，两个 电流源的良好匹配是关键。假定RL1和RL2相等，而且100T1和IOUT2匹配，则跨接在RL2的误差电压 抵消跨接在RL1上的误差电压，而且在AIN1(+)和AIN1(-)之间不引起误差电压。实例中的ADC具有差 分模拟输入并接收差分基准，这允许比率配置实现。
/article/81282.htm（第 6／7 页）2009-3-16 22:17:32
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智能4-20mA变送器设计
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智能4-20mA变送器设计
智能4-20mA变送器设计
·GE Druck 1400 系列工业型压力变 ·RPT 410系列硅压阻压力变送器(RPT) ·PK60131511智能电量变送器使用说明书 ·基于IEEE802.11b的EPA温度变送器 ·4-20mA压力变送器应用方案 ·P61压力变送器使用说明 ·P51压力变送器选型手册 ·风压变送器使用说明书
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隔离器
若传感器处在刺耳的噪声工业环境中，安全的测量需要真正的安全工作和隔离壁垒来防止地环路。 用隔离器件防止线电涌或地环路引起的高电压或高电流，这可能发生在有多个通路到地的系统中。用长 缆线分离的系统地将不在同一电位上，这会导致两个系统之间的地电流没有隔离。此电流可引起噪声， 降低测量质量，甚至会损坏系统元件。
微处理器或控制器执行线性和传感器数据的其他功能，并执行与主系统的通信。变送器电压通常几 毫伏到几伏范围，这取决于传感器类型(见表1)，在传感器信号到达处理器之前，必须由高精度ADC进 行数字化。选择具有片上低噪声可编程增益放大器(PGA)和良好失调、满标，漂移性能指标的高分辨率 ADC，能保证传感器输入以最小噪声和漂移(由外部温度变化引起)精确变换到处理器。
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/article/81282.htm（第 5／7 页）2009-3-16 22:17:32
智能4-20mA变送器设计
传感器数字化输出)。对于AD5660 DAC，串行输入分辨率是16位，满标范围是2N=216=65536。对 于1.25V基准、50Ω感测电阻器和满标DAC输出D为65536，输出电流Iout=Vref/ Rsense=1.25V/50Ω=25mA。在大多数应用中，电流环必须能给出10%或更大的过范围值。
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对于智能变送器系统，隔离壁垒可放置在微控制器和数字化传感器数据之间。用磁耦合器跨接壁垒 进入数据传输，这是一个好的替代光耦合器方法，它具有如下优点：
/article/81282.htm（第 4／7 页）2009-3-16 22:17:32