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。電流的大小稱為電流強度（簡稱電流

2、，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。但在信號需要遠(yuǎn)距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場

3、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(yán)重時還會損壞設(shè)備，輸出絕對不能遠(yuǎn)傳，遠(yuǎn)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

4、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(biāo)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

5、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0-100A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