智能4-20mA变送器设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 6／7 页）2009-3-16 22:17:32
发表文章评论：
昵 称：
查看文章评论
内
容：
验证码：
智能4-20mA变送器设计
·富士通微电子数字电视新品闪耀CCBN 2 关于我们 | 广告服务 | 企业会员服务 | 新手上路 | 联系我们 | 友情链接 《电子产品世界》杂志社 版权所有 北京东晓国际技术信息咨询有限公司 Copyright ©2002 ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD. All rights reserved. 京ICP060382号
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
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
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：
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 4／7 页）2009-3-16 22:17:32
智能4-20mA变送器设计
接口到RTD
Baidu Nhomakorabea
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。
http://www.eepw.com.cn/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。
·较低的功率可使热耗降低；
·性能更可靠(无LED老化或温度灵敏度)；
·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)。
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。
·电流环不需要精确或稳定的电源电压。
·便宜的2线双绞线缆线提供良好的抗扰性和较低的EMI灵敏度。
关于变送器资料的相关下载
更多
·它容易检测脱线传感器、断开的传输线和其他失效机构。
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 1／7 页）2009-3-16 22:17:32
http://www.eepw.com.cn/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。
“爱拼才会赢”1800元仿真器等你拿 参加“爱拼才会赢”，获取图片，邀请好友，完成拼图者 即可参加抽奖，免费获得拼图中的商品！活动时间： 09.03.04-09.04.04 为产品超重发愁?为三价交调发愁? Composite 系列, 你的选择!!!!
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 2／7 页）2009-3-16 22:17:32
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
更多
·采用降压转换器进行动态电压控制，降低便携功耗 ·基于隔离和网络技术的新型高精温湿度测量仪表 ·电机智能启动器的设计和实现 ·无源液晶显示模块的设计与实现 ·基于IEEE802.11b的EPA温度变送器
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。
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 7／7 页）2009-3-16 22:17:32
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)
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
标签： 4-20mA 变送器 资讯版权声明： 凡本网注明“来源：电子产品世界”的所有作品，版权均属于电子产品世界，转载请注明“来源：电子产品世界”。违反 上述声明者，本网将追究其相关法律责任。 本网转载自其它媒体的信息，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞 同其观点和对其真实性负责。
最新资讯：
·国内唯一SMD无源隔离变送器 ·基于IEEE802.11b的EPA温度变送器 ·凌力尔特推出同步升压型 DC/DC 转换器 ·IR新品可简化高效POL降压式转换器设计 ·国际整流器公司简化高效率POL降压式转换器设 ·德州仪器推出集成 1.2 A 开关的灵活 4 ·电流型热电偶温度变送器的设计 ·Atmel推出ASK/FSK收发器评估工具包 更多 更多
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。
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。
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。
智能4-20mA变送器设计
首页 | 资讯 | 厂商 | 下载 | 论坛 | 博客 | 商城 | 会展 | 培训 | 高校 | 杂志 | 元件与制造 | 消费类电子 | 工业控制 | 嵌入式系统 | 模拟IC | 无线/通讯
·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
搜索
智能4-20mA变送器设计
作者： 时间：2008-04-07 来源:电子产品世界 浏览评论
现代工业自动化应用(如PLC、工厂工艺控制、智能变送器)都需要高性能、低功率器件。智能4— 20mA电流模式数据传输是很多工业自动化应用优先选用技术，并为恶劣工厂环境中主计算机和智能变 送器之间的通讯建立了很好的标准。 关于4-20mA的资讯 数据传输采用4-20mA环 关于变送器的资讯 在有噪声的工业控制环境中，几百米内传输低幅度、低频数据信号时，很好地建立了电流环路传 输，电流环路传输优于电压模式的原因如下： ·对IR降不敏感，使电流环适合于长距离。相反，任何点的电压取决于线电阻和电容，因此，电压 随缆线长度而变化。
·研华推出 Intel® Atom™ 系列 ·确保 QoE，提高互联网视频体验质量 ·TI新型C64x+ DSP 提升数据密集 ·晶圆需求量09下滑35.3%！下半年有望 ·应用材料公司推出新款HCT MaxEdg ·奥地利微电子发布高效300mA DC-D ·欧姆龙携手瑞萨联合开发触摸传感器解决方案 ·NEC电子推出适用于H.264标清(SD ·力挺国标和广电行业标准 引领完整解决方案
发表文章评论：
昵 称：
查看文章评论
内
容：
验证码：
智能4-20mA变送器设计
·富士通微电子数字电视新品闪耀CCBN 2 关于我们 | 广告服务 | 企业会员服务 | 新手上路 | 联系我们 | 友情链接 《电子产品世界》杂志社 版权所有 北京东晓国际技术信息咨询有限公司 Copyright ©2002 ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD. All rights reserved. 京ICP060382号
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
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
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：
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 4／7 页）2009-3-16 22:17:32
智能4-20mA变送器设计
接口到RTD
Baidu Nhomakorabea
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。
http://www.eepw.com.cn/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。
·较低的功率可使热耗降低；
·性能更可靠(无LED老化或温度灵敏度)；
·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)。
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。
·电流环不需要精确或稳定的电源电压。
·便宜的2线双绞线缆线提供良好的抗扰性和较低的EMI灵敏度。
关于变送器资料的相关下载
更多
·它容易检测脱线传感器、断开的传输线和其他失效机构。
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 1／7 页）2009-3-16 22:17:32
http://www.eepw.com.cn/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。
“爱拼才会赢”1800元仿真器等你拿 参加“爱拼才会赢”，获取图片，邀请好友，完成拼图者 即可参加抽奖，免费获得拼图中的商品！活动时间： 09.03.04-09.04.04 为产品超重发愁?为三价交调发愁? Composite 系列, 你的选择!!!!
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 2／7 页）2009-3-16 22:17:32
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
更多
·采用降压转换器进行动态电压控制，降低便携功耗 ·基于隔离和网络技术的新型高精温湿度测量仪表 ·电机智能启动器的设计和实现 ·无源液晶显示模块的设计与实现 ·基于IEEE802.11b的EPA温度变送器
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。
http://www.eepw.com.cn/article/81282.htm（第 7／7 页）2009-3-16 22:17:32
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)
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
标签： 4-20mA 变送器 资讯版权声明： 凡本网注明“来源：电子产品世界”的所有作品，版权均属于电子产品世界，转载请注明“来源：电子产品世界”。违反 上述声明者，本网将追究其相关法律责任。 本网转载自其它媒体的信息，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞 同其观点和对其真实性负责。
最新资讯：
·国内唯一SMD无源隔离变送器 ·基于IEEE802.11b的EPA温度变送器 ·凌力尔特推出同步升压型 DC/DC 转换器 ·IR新品可简化高效POL降压式转换器设计 ·国际整流器公司简化高效率POL降压式转换器设 ·德州仪器推出集成 1.2 A 开关的灵活 4 ·电流型热电偶温度变送器的设计 ·Atmel推出ASK/FSK收发器评估工具包 更多 更多
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。
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。
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。
智能4-20mA变送器设计
首页 | 资讯 | 厂商 | 下载 | 论坛 | 博客 | 商城 | 会展 | 培训 | 高校 | 杂志 | 元件与制造 | 消费类电子 | 工业控制 | 嵌入式系统 | 模拟IC | 无线/通讯
·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
搜索
智能4-20mA变送器设计
作者： 时间：2008-04-07 来源:电子产品世界 浏览评论
现代工业自动化应用(如PLC、工厂工艺控制、智能变送器)都需要高性能、低功率器件。智能4— 20mA电流模式数据传输是很多工业自动化应用优先选用技术，并为恶劣工厂环境中主计算机和智能变 送器之间的通讯建立了很好的标准。 关于4-20mA的资讯 数据传输采用4-20mA环 关于变送器的资讯 在有噪声的工业控制环境中，几百米内传输低幅度、低频数据信号时，很好地建立了电流环路传 输，电流环路传输优于电压模式的原因如下： ·对IR降不敏感，使电流环适合于长距离。相反，任何点的电压取决于线电阻和电容，因此，电压 随缆线长度而变化。
·研华推出 Intel® Atom™ 系列 ·确保 QoE，提高互联网视频体验质量 ·TI新型C64x+ DSP 提升数据密集 ·晶圆需求量09下滑35.3%！下半年有望 ·应用材料公司推出新款HCT MaxEdg ·奥地利微电子发布高效300mA DC-D ·欧姆龙携手瑞萨联合开发触摸传感器解决方案 ·NEC电子推出适用于H.264标清(SD ·力挺国标和广电行业标准 引领完整解决方案