输出4～20mA二线制远程遥测电流变送器设计与制作

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。本文简要介绍了这种模块的应用与测试，供读者选用参考。

关键词：4～20m恒流环路 测试电路 二线制变送器 典型应用电路

穿孔穿芯一体化交流电流变送器（两线制4-20mA输出）

一。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,有利于安全防爆。

DH4～20mA模拟串口模块是是中科方舟公司采用意法半导体（ST）ASIC芯片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）。