单片机如何读取4-20ma信号

发布网友发布时间：2024-10-06 01:03

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热心网友时间：2024-12-10 04:09

工业应用中，4-20ma电流信号被广泛采用，因其稳定性高、抗干扰能力强，且在普通双绞线上能传输数百米的距离。若需单片机读取此信号，首先需明白单片机本身无法直接读取电流，而需将电流转换为电压信号。

转换的关键在于利用欧姆定律，通过一个电阻，将电流值转化为电压值。具体操作如下：电流源IS1产生4-20ma信号，经150欧姆电阻转化为VF1电压，变化范围在0.6~3V之间。此电阻选型为0805封装的精密电阻，最大功率消耗0.06W。

为提高信号稳定性，可以添加一阶低通滤波电路，滤除线路高频干扰，具体电路图如下。在分析中，我们发现将电流信号转换为电压信号后，ADC采样期间R2上流过的电流会小于IS1电流，导致电流采样不准确。

为解决此问题，对原始电路进行优化，设计如下电路。引入运放作为ADC驱动电路，利用其同相输入端阻抗无穷大的特性，使IS1电流几乎全部通过电阻R1转换为电压值，再经电压跟随器输出至单片机。电路中Z1为TVS管，用于ESD保护。运放采用3.3V供电，省去了输出端的过压保护二极管。