如何通過單片機(jī)輸出標(biāo)準(zhǔn)的4到20mA的電流？

4~20mA電流環(huán)的零電平信號(hào)采用4mA大小的電流表示，滿量程采用20mA電流表示，因此得名“4mA-20mA電流環(huán)(current loop)”。4mA以下的電流輸出用來進(jìn)行故障診斷功能，20mA以上電流被認(rèn)為是超量程輸出。不同電流輸出的具體含義如下表所示。

下圖是一個(gè)典型的工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，CPU通過輸入模塊接收采用4~20mA電流環(huán)通信的傳感器信號(hào)，經(jīng)過一定的計(jì)算后，控制輸出模塊對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

在這里，氣體傳感器和CPU之間的通信采用4~20mA電流環(huán)來實(shí)現(xiàn)，這部分的實(shí)現(xiàn)如下圖所示。整個(gè)通信環(huán)路有氣體傳感器、發(fā)送器、接收器、雙絞線、電源等幾部分構(gòu)成。

接收器可以是任何能夠檢測流過檢流電阻兩端電壓的器件，器件的輸出即可以是模擬的也可以是數(shù)字的。

圖中的檢流電阻一般阻值在100~500 之間，通常認(rèn)為在這里250 為“標(biāo)準(zhǔn)”的電阻阻值，125 也是一個(gè)比較常用的阻值。檢流電阻阻值大小取決于接收器的需要和電路設(shè)計(jì)，而非唯一的。

發(fā)送器用來將傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為4~20mA電流信號(hào)。它的電路實(shí)現(xiàn)形式多種多樣，即可以是由分立器件搭建的電流環(huán)也可以是專用集成電流環(huán)芯片，只要能夠?qū)崿F(xiàn)電流環(huán)的輸出電流大小正比于傳感器輸出信號(hào)即可。

當(dāng)傳感器輸出信號(hào)為零或者傳感器輸出信號(hào)處于輸出范圍下限，發(fā)送器輸出電流為4mA;當(dāng)傳感器輸出信號(hào)位于輸出范圍上限，則發(fā)送器輸出電流為20mA。

需要注意的是，雖然420mA電流環(huán)以其結(jié)構(gòu)簡單是、可靠性高的特點(diǎn)在各種不同場合得到廣泛應(yīng)用，但在需要高速通信的場合，一般認(rèn)為420mA不適合。電流源的高阻特性、

傳輸電纜的寄生參數(shù)等因素限制了整個(gè)環(huán)路的頻率響應(yīng)。