DH4～20mA模拟串口模块及其在变送器的应用

DH4～20mA模拟串口模块及其在变送器的应用



中国科学院半导体所方舟公司 李德辉






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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变送器，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。本文简要介绍了这种模块的应用与测试及其在变送器的应用供读者选用参考。



关键词：4～20m恒流环路 组合变送器 典型应用电路 测试电路

穿孔穿芯一体化交流电流变送器说明书（两线制4-20mA输出）



概述

标准化的模拟信号电流值为4～20mA的环路在发送数据以及控制那些易于以这一标准接受指令的某些执行器的过程中有广泛的应用。在国际上已做为模拟信号中的电流遥测技术标准。在利用两根导线的电流遥测电路中，工作电源与示读装置，包括传感器和发送导线的任何其他电阻都是相串联在环路内。

其优点：

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；

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；

3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA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造成精度的差异；

5、将4mA用于零电平，使判断开路或传感器损坏十分方便（0mA状态）。

6 ,在两线输出口容易增设防浪涌,防雷器件,有利于安全防雷防爆。



DH4～20mA模拟串口模块是为实现无源交流隔离传感器（互感原理）的二线制电流遥测技术手段而定型生产的单片模块产品，无源交流隔离传感器输入的电流信号经整流滤波和I/V转换后输出一个随I1线性变化的直流电压信号U2，U2作为浮地压控信号控制该模块输出4～20mA的电流环路（如图1所示）。该模块实现了无源交流隔离传感器信号变换为两根连接线路发送的呈比例的环路电流，接受器通过测量已知电阻RL两端的压降对环路电流进行检测（如图2所示）



1． 主要技术指标



⑴额定环路电流：DC4～20mA（静态、满程可调节）

⑵额定控制端电压：DC0～5V±10%（静态、满程可调节）

⑶额定工作电压：+24V±10%

⑷电源功耗：静态4mA，动态时相等与环路电流

⑸非线性失真：0.1%FS

⑹输出电流温漂：≤100ppm/℃

⑺静态零电平（4mA）调节范围：4mA±25%（3mA～5mA）

⑻极限工作电压：≤35V

⑼输出电流保护：内部限制（TVS能力：24A，20us）

⑽接入保护：电源反接保护

⑾工作温度：-40℃～80℃

⑿贮存温度：-50℃～100℃



2．最大负载电阻与工作电压之间的关系



为使电路正常工作，最大负载电阻RLmax即二根导线铜阻加RL（通常为了取得1～5V取样电压，选择250Ω/0.5W电阻）不能超过下式：



RLmax≤（VCC-10V）/20mA


图1输入AC电流，输出DC4～20mA二线制远程遥测变送器电路


霍尔直流电流变送器电路原理图

图2是DH4-20在霍尔直流电流变送器的应用电路实例。

转自http://www.188sx.com/