DH4～20mA模拟串口模块及其变送器电路设计

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DH4～20mA模拟串口
串口
　　串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议，大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备的通信协议，并可用于获取远程采集设备的数据。 [全文]
模块及其变送器
变送器
　　变送器是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。 [全文]
电路设计
   
　　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
传感器
　　凡是利用一定的物性（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 [全文]
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。
   
　　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
执行器
　　执行器是自动控制系统的终端执行部件，由执行机构和调节机构组成，负责从自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用。 [全文]
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
电源
电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。[全文]
与示读装置，包括传感器和发送导线的任何其他电阻
电阻
　　电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 [全文]
都是相串联在环路内。其优点：
   
　　1、不易受寄生热电偶
热电偶
　　热电偶的工作用热电作为温度测量和调节的传感器，通常用业和显示仪表或电子调节器配套使用，以直接测量各种生产过程中的0～1800℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。 [全文]
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
电流源
　　电流源是电路的基本元件，它是一种二端元件。电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会改变负载的电流，也不会改变负载上的电压。在原理图上这类电阻应简化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。 　　由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。 [全文]
输出电阻足够大时，经磁场
磁场
　　电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或变化电场产生的。磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力，磁场对电流、对磁体的作用力或力矩皆源于此。 [全文]
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
双绞线
　　两根金属线依距离周期性扭绞组成的电信传输线。 [全文]
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
防雷器
　　防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，雷电防护尤其在防雷整改中，基于防雷器防护方案是最简单、经济的雷电防护解决方案。 [全文]
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