单片机如何读取4-20ma信号

2022-12-12  

众所周知,单片机是无法直接读取电流的,一般是需要将电流值转换为电压值读取。这时你应该想到伟大的欧姆定律,只需要使用一个电阻就能将电流值转换成电压值。


如下图所示,IS1为一个电流源代表4-20ma信号,通过一个150欧姆电阻将电流值转化为电压值,VF1电压变化范围为0.6~3V,电阻最大消耗功率0.06W,可选取0805封装的精密电阻。

看来一个电阻就可以完美解决问题,再加个一阶低通滤波电路滤除线路上的高频干扰是不是效果会更好,看图。

分析上面电路,从原理上完全可以实现功能。VF1连接单片机ADC管脚,在ADC采样期间R2上会流过电流,根据基尔霍夫定律,此时流过R1的电流必定会小于IS1的电流,会造成电流采样不准。


对以上电路进行优化,设计出如下电路:

电路中使用运放增加一级ADC驱动电路。根据运放的特性,可知在理想情况下其同相输入端的阻抗为无穷大,IS1电流几乎全部通过电阻R1,转化为采样电压值,经过电压跟随器1:1输出送往单片机。电路中Z1为TVS管可用于ESD保护。运放采用3.3V供电,可省去输出端用于过压保护的钳位二极管。


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