智能4-20mA变送器设计(06-100)

　　现代工业自动化应用(如PLC、工厂工艺控制、智能变送器)都需要高性能、低功率器件。智能4—20mA电流模式数据传输是很多工业自动化应用优先选用技术，并为恶劣工厂环境中主计算机和智能变送器之间的通讯建立了很好的标准。

　　数据传输采用4-20mA环

　　在有噪声的工业控制环境中，几百米内传输低幅度、低频数据信号时，很好地建立了电流环路传输，电流环路传输优于电压模式的原因如下：
　　
　　·对IR降不敏感，使电流环适合于长距离。相反，任何点的电压取决于线电阻和电容，因此，电压随缆线长度而变化。

　　·电流传输允许单条2线缆线在同一时间承载电源和信号，当供电处在远程位置的电子元件时，这是一个重要因数。

　　·电流环不需要精确或稳定的电源电压。

　　·便宜的2线双绞线缆线提供良好的抗扰性和较低的EMI灵敏度。

　　·它容易检测脱线传感器、断开的传输线和其他失效机构。

　　智能4-20mA变送器设计

　　在2线4-20mA电流环中，为传感器提供的电流必须不超过4mA(其余14mA承载信号信息)，所以机构变送器的元件必须是低功率。如图1所示，智能变送器有5个构建单元：ADC，微控制器或DSP，存储器(RAM)，带任选集成放大器和基准的DAC，传感器或换能器。

　　微处理器或控制器执行线性和传感器数据的其他功能，并执行与主系统的通信。变送器电压通常几毫伏到几伏范围，这取决于传感器类型(见表1)，在传感器信号到达处理器之前，必须由高精度ADC进行数字化。选择具有片上低噪声可编程增益放大器(PGA)和良好失调、满标，漂移性能指标的高分辨率ADC，能保证传感器输入以最小噪声和漂移(由外部温度变化引起)精确变换到处理器。