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從研發(fā)認(rèn)識(shí)計(jì)為

二線制4-20mA顯示模塊兩種方案的比較

2017-07-18

　　無(wú)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(hào)中，這兩根導(dǎo)線既是顯示模塊信號(hào)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(jiǎn)單、無(wú)需考慮供電和隔離等優(yōu)點(diǎn)而深受客戶喜愛(ài)。隨著料位計(jì)數(shù)字化和可視化技術(shù)的發(fā)展，無(wú)源二線制4～20mA顯示模塊已被越來(lái)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(chǎng)。

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

　　無(wú)源二線制4～20mA顯示模塊兩種常見(jiàn)方案的比較：

序號(hào)
 具體方案
 特點(diǎn)
方案一
 通過(guò)運(yùn)算放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后利用單片機(jī)的A/D單元或者專(zhuān)用A/D轉(zhuǎn)換IC將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后單片機(jī)讀取A/D中的數(shù)字信號(hào)并將其顯示在LCD上。

1. 此方案在信號(hào)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(cè)量精度。

方案二
 通過(guò)專(zhuān)用二線制4～20mA信號(hào)采集單片機(jī)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理。電流信號(hào)通過(guò)信號(hào)采集I/O口外一精密電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，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(dòng)輸入ΣΔADC類(lèi)型模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并顯示在LCD上。

1. 此方案在信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)無(wú)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(dòng)輸入ΣΔADC類(lèi)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(zhuān)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(guò)專(zhuān)用二線制4～20mA信號(hào)采集單片機(jī)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理具有可靠性高、精度高、信號(hào)不受器件溫漂、零點(diǎn)漂移的影響。此方案越來(lái)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(chǎng)顯示測(cè)控儀表中。


（深圳計(jì)為自動(dòng)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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