4～20mA输出的传感器在使用中会出现什么问题

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【导读】 4～20mA输出的传感器在使用中会出现什么问题4～20mA的传感器问答选编问：电流变送器与普通的电流霍尔传感器有什么不同？答：霍尔传感器是传感器件，而电流变送器是将传感器产生的信号

4～20mA输出的传感器在使用中会出现什么问题
4～20mA的传感器问答选编

问：电流变送器与普通的电流霍尔传感器有什么不同？

答：霍尔传感器是传感器件，而电流变送器是将传感器产生的信号直接转换为4~20mA的电流信号进行传输，因此它们两个一个是传感器，另一个是电流变送器。

问：4~20mA信号是否存在温漂？如何解决？

答：实际上，4~20mA信号内部是用集成电路芯片来制作的。集成电路芯片随着温度的变化在遇到放大器、电压到电流的转换时，会存在温漂，但这种温漂如果在TI的PGA309中则是可以解决的，因为PGA309中采用的是零漂移的仪表放大器作为前置放大，同时PGA309中还有温度的校准，它是每采集一个温度点来查表，进行温度满度或色调电压的校准，从而解决温度的漂移问题。

问：应该采取哪些措施实现4～20mA变送器的信号隔离？

答：对4~20mA变送器的安全隔离可以有两种方法：一是变送器端的隔离，一是接收端的隔离。现在若有24V电压供给一个XTR115的芯片，XTR115 内部可以将24V电压直接转换为一个5V稳压电压输出，对这个5V的稳压电压进行展波，经过一个脉冲电压器由此可以向前面提供一个隔离电源，然后再把模拟信号转换成数字信号，再经过一个隔离以后再提供给XTR115，再进行长线传输，这个时候就完成了模拟信号到4~20mA环路里面的隔离。如果对4~20mA变送器不进行隔离的话，也可以在接收端加一个RCV420将电流转换成电压，再经过一个ISO124隔离放大器进行隔离，同时再经过一个DC/AC转换器向电路进行退电供电，这样也能完成对4～20mA变送器信号的隔离。

问：变送器传输过来的信号应该怎么处理？是不是先要经过电流到电压的变化然后再到ADC？对 ADC的选择有什么特殊的考虑？

答：变送器传输的信号主要是一个电流信号，如果要　采集它，一般要经过电流到电压的转换，这个TI有一个RCV420可以实现转换。对于ADC的选择，主要根据对信号精度的要求来考虑。

问：接收二线制4~20mA信号与三线制4~20mA信号，在接收方式和信号处理上有何不同？要注意些什么问题？

答：在接收方式上，如果是二线制4~20mA信号，由接收端向SPI端提供电源，通过电源线经过4~20mA 信号线来提供电源。三线制4～20mA信号是由发生端（SPI）来提供电源的，所以说它们提供的电源是不同的，一个是由接收端而另一个是从远端来提供电源的。
它们在信号处理上都要将电流信号转换成电压信号，然后再经过AD转换器，这时候就牵扯到一个怎样向二线制变送器提供电源的问题。一般在工业上，它们会加一个推电器，就是在接收端同时提供一个24V的电源，通过4~20mA电流线向远端进行供电。

问：现在市场上的变送器是否有数字输出接口？比如RS-485或者RS-232？

答：现在市场上的变送器通常用标准的485或232通讯接口来传输，这个产品其实早在10年前就有了，它们把现场的信号模拟成传感器的信号，直接传数字量，然后经过485进行传输，这是比较多的。如果你是用TI的芯片，比如MSC12XX，它内置的8052\8952里面带16位或24位AD转换器及通信接口输出，如果用它来做的话，很容易把它做成一个485或232通信接口的数字变送器芯片。

问：在4~20mA变送器的信号传输过程中，如何有效地防止各类电磁、过电压对于接收装置造成的干扰？在系统故障状态，是否具有事故信息追忆功能？

答：如果有电磁干扰，首先说电磁的发射，当传感器接入的时候，如果具有很高的输入阻抗的时候，有可能产生电磁干扰，可以加一些电阻电容进行滤波，TI在这方面有一些应用电路的介绍可供大家参考。过电压的时候，4~20mA的长线输出的时候，可以借助36V的稳压块来进行过电压保护，如果极性接反的时候，可以在输入回路里加一个整流桥堆来对极性进行调整。

问：如何将接收端的电流转换成电压以便于ADC转换？主要是精度方面，是否能给一个具体例子？

答：如果将4~20mA电流转换成电压再经过ADC转换时，TI有一个专用芯片RCV420，它里面采用的是一个精密的电子网络还有一个精密比例的运算放大器

和一个精密的基准电压器，即10V的基准电压，这个10V基准电压大概是5个或10个 TTN的温度系数，用这个片子就可以很精确地将前面的4~20mA电流转换成一个电压输出了。

问：有没有串行接口出来就是4~20mA？*好能出来 0~20mA，类似于ADI的AD420，但AD420太贵，而且外围东西太多。

答：也可以用TI的产品来完成这个功能。用一个 XTR110，它是一个很廉价的电压到电流的转换，前面或者用一个DA转换器，或者用一个PWM 的信号来完成DA转换。将FSK信号直接经过一个电阻接到XTR115的输入端，这样就可以满足HART协议来替换AD420，这时的成本应该是很低的，应用也很方便。

问：使用4~20mA变送器时，是否需要通过控制器对其进行编程？

答：TI变送器电流环有几类产品，有的可以通过控制器进行编程校正，也有的可以通过模拟的、通过外部设置来进行校正。

问：如何用PWM信号控制4～20mA电流？

答：用PWM信号控制4～20mA电流很常用，通常采用一个单片机放在前面对传感器进行测量，测量好后把模拟信号转换成数字信号，但是它内部不包含DA转换器，它是用一个PWM信号来输出。像TI的XTR115芯片，它包含一个典型电路：把PWM信号经整流滤波后直接输出一个4~20mA 的信号。因此直接使用TI的XTR115或XTR116即可完成电路的控制。

问：是否有办法从4~20mA 线缆中取电，同时又不影　响模拟信号的转换和采集结果？

答：如果是二线制的时候，因为是通过电源来向远端的SPI 芯片来进行供电的，若采用的是XTR115或其他XTR芯片，可以把24V电源转换成一个稳压电源的信号，一般都是5.1V的信号，使用5.1V的信号对前面的芯片进行供电，这时候应该没有这种问题。TI的XTR芯片专门考虑了这个问题，所以在芯片内部提供了一组稳压电源来提供前面的电路供电，而不会影响模拟信号的转换和采集结果。

4～20mA输出的传感器在使用中会出现什么问题

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2006-10-12 08:43:39

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