電流和電壓輸出信號的區(qū)別

1、電流和電壓輸出信號有什么不同,選擇哪一種好？ 流量儀表，溫度儀表，壓力儀表，液位儀表通常 都采用4-20MA電流信號輸出，下面我們先來介紹 一下什么是電壓，什么是電流 流。電壓:也稱作電勢差或電位差，是衡量單位電 荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物 理量。其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A 點移動到B點所作的功，電壓的方 向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國 際單位制為伏特(V)，常用的單位還有毫伏(mV)、 微伏(V)、千伏(kV)等。電流:是指電荷的定向移 動。電源的電動勢 形成了電壓，繼而產(chǎn)生了電場力，在電場力的作 用下，處于電場內(nèi)的電荷發(fā)生定向移動，形成了 電流。電流

2、的大小稱為電流強度（簡稱電流，符 號為I），是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)線某 一截面的電荷量，每秒通過1庫侖的電量稱為1 安培（A）。安培是國際單位制中所有電性的 基本單位。除了A，常用的單位有毫安（mA）、 微安(A)。電流和電壓輸出信 號有什么不同,選擇哪一種好?在單片機控制的許多 應(yīng)用場合,都要使用變送器來將單片機不能直接測 量的信號轉(zhuǎn)換成單片機可以處理的電模擬信號， 如電流變送器,壓力變送器、溫 度變送器、流量變送器等。早期的變送器大多為 電壓輸出型，即將測量信號轉(zhuǎn)換為0-5V電壓輸出， 這是運放直接輸出,信號功率0.05W,通過模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn) 換數(shù)字信號供單片機讀取、控制。但在信號需

3、要 遠距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場合， 電壓輸出型傳感器的使用受到了極大限制，暴露 了抗干擾能力較差,線路損耗破壞了精 度等等等缺點，而兩線制電流輸出型變送器以其 具有極高的抗干擾能力得到了廣泛應(yīng)用。電壓輸 出型變送器抗干擾能力極差，線路損耗的破壞,談 不上精度有多高,有時輸出的直流電 壓上還疊加有交流成分，使單片機產(chǎn)生誤判斷， 控制出現(xiàn)錯誤，嚴重時還會損壞設(shè)備，輸出 絕對不能遠傳，遠傳后線路壓降大，精確度 大打折扣?，F(xiàn)在很多的ADC,PLC ,DCS的輸入信號端口都作成兩線制電流輸出型變 送器4-20mA的,證明了電壓輸出型變送器被淘汰的 必然趨勢。電流和電壓輸出信號有什么不同,選擇

4、 哪一種好?電流輸出型 變送器的輸出范圍常用的有020mA及420mA 兩種，電流變送器輸出最小電流及最大電流時， 分別代表電流變送器所標定的最小及最大額定輸 出值。下面以測量范圍為以0 的電流變送器為例進行敘述。對于輸 出020mA的變送器0mA電流對應(yīng)輸入值， 輸出420mA的變送器4mA電流對應(yīng)輸入0值， 兩類傳感器的20mA 電流都對應(yīng)值。對于輸出020mA的變 送器，在電路設(shè)計上我們只需選擇合適的降壓電 阻，在A/D轉(zhuǎn)換器輸入接口直接將電阻上的 或電壓轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號即可，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡單。 但劣勢是無法判別變送器的損壞,無法辨別變送器 輸出開路和短路。對于輸出420mA

5、的變送器， 電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理上都比較煩 瑣。但這種變送器能夠在變送器線路不通時,短路 時或損壞時通過能否檢測到正常范圍內(nèi)的電流(正 常時最小值也有4mA)，來判斷電路是否出現(xiàn)故障， 變送器是否損壞,因此得到 更為廣泛普遍的使用。由于420mA變送器輸出 4mA時，在取樣電阻上的電壓不等于0，直接經(jīng)模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不為0，單片機 無法直接利用，通過公式計 算過于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過硬件電 路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除，再進 行A/D轉(zhuǎn)換。這類硬件電路首推RCV420,是一種精 密的I/V轉(zhuǎn)換電路,還 有應(yīng)用LM258自搭的I/V轉(zhuǎn)換電路,這個電路由兩線 制

6、電流變送器產(chǎn)生的420mA電流與24V以及取樣 電阻形成電流回路，從而在取樣電阻上產(chǎn)生一個1- 5V壓降，并 將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓 電路用來在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個固定的 電壓值，用于抵消在取樣電阻上4mA電流產(chǎn)生的 壓降。所以當(dāng)兩線制電 流變送器為最小值4mA時，LM258的3腳與2腳電 壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構(gòu)成可 調(diào)整電壓放大電路，將兩線制電流變送器電流在 取樣電阻上的電壓值進 行放大并通過LM258的1腳輸出至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電 路，供單片機CPU讀入，通過數(shù)據(jù)處理方法將兩 線制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上 以0-100 A值的形式顯示出來。(圖2)五.什么是兩線制電流 變送器的6大全面保護功能：(1)、輸入過載保護； (2)、輸出過流限制保