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二線制4-20mA顯示模塊兩種方案的比較

2017-07-18

　　無源二線制4～20mA顯示模塊是指顯示模塊與外界僅有兩根導(dǎo)線連接至二線制的4～20mA電流信號中，這兩根導(dǎo)線既是顯示模塊信號采集的輸入，也是其供電電源的輸入。這種結(jié)構(gòu)因其高可靠性、高性價(jià)比、布線簡單、無需考慮供電和隔離等優(yōu)點(diǎn)而深受客戶喜愛。隨著料位計(jì)數(shù)字化和可視化技術(shù)的發(fā)展，無源二線制4～20mA顯示模塊已被越來越多的配備于各種料位計(jì)，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。

　　在無源二線制4～20mA顯示模塊幾種方案中，有2種方案較為常見，其具體方案及特點(diǎn)如下表。

　　無源二線制4～20mA顯示模塊兩種常見方案的比較：

序號

具體方案

特點(diǎn)

方案一

通過運(yùn)算放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后利用單片機(jī)的A/D單元或者專用A/D轉(zhuǎn)換IC將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后單片機(jī)讀取A/D中的數(shù)字信號并將其顯示在LCD上。

1. 此方案在信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)采用運(yùn)算放大器及大量外圍阻容器件，影響整機(jī)的可靠性；

2. 受器件內(nèi)部溫漂、零點(diǎn)漂移的影響，易造成示值誤差；

3. 在A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，普通單片機(jī)和普通A/D轉(zhuǎn)換IC均存在位數(shù)較低轉(zhuǎn)換精度較差的缺點(diǎn)，影響測量精度。

方案二

通過專用二線制4～20mA信號采集單片機(jī)對電流信號進(jìn)行處理。電流信號通過信號采集I/O口外一精密電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后進(jìn)入具有10種放大倍率選擇的PGA單元進(jìn)行放大，最后進(jìn)入18位全差動輸入ΣΔADC類型模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并顯示在LCD上。

1. 此方案在信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)無外圍運(yùn)算放大模擬電路，所以可靠性高、不受溫漂、零點(diǎn)漂移的影響；

2. 在A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)18位全差動輸入ΣΔADC類型模數(shù)轉(zhuǎn)換單元能保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精確性；

3. 此專用單片機(jī)的通用I/O口兼具普通單片機(jī)的I/O功能，能方便實(shí)現(xiàn)通訊、顯示、控制等功能。

　　從上表不難看出，通過專用二線制4～20mA信號采集單片機(jī)對電流信號進(jìn)行處理具有可靠性高、精度高、信號不受器件溫漂、零點(diǎn)漂移的影響。此方案越來越多的應(yīng)用于磁翻板液位計(jì)、浮球液位計(jì)等各種現(xiàn)場顯示測控儀表中。

（深圳計(jì)為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2017年7月18日發(fā)布）

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