4到20mA模拟恒流环路信号发生器制作.doc

4到20mA模拟恒流环路信号发生器制作一。DH4-20的原理与测试：静态零电平4mA调节范围测试条件：VCC=24VUIN=0V（静态）步骤：改变RP1使UIN=0V，改变RP2观察IOUT的最大值和最小值。IOUT实测值（mA）RP2最小值3mA0.3mA2.790RP2最大值5mA0.3mA4.838UIN-IOUT线性测试测试条件：VCC=24VRL=700步骤：1.将RP1调至UIN=0V2将RP2调至IOUT=4.000mA3.改变RP1从05V的UIN电位UIN（V）IOUT（mA）实测值（mA）0 4.000 4.0021.250 8.000 7.9972.500 12.000 11.9983.750 16.000 16.0035.000 20.000 20.008RL-VCC最大负载电阻与工作电压之间的关系测试条件：在上述的测试条件UIN=5V，IOUT=20mA恒定状态下步骤：改变以下RL与VCC的对应关系，观察IOUT=20mA恒定状态RL（K）VCC（V）实测值（mA）0 1020.0030.11220.0030.21420.0050.31620.0050.41820.0050.52020.0050.62220.0050.72420.0050.82620.0100.92820.0101.03020.0101.13220.010满值20mA的恒流测试测试条件：VCC=24VIOUT=20.000mA步骤：在上述条件下，改变RL从00.7K，观察满值20的恒定状态RL（K）IOUT实测值（mA）0 20.0210.120.0200.220.0190.320.0170.420.0160.520.0150.620.0140.720.013二。二线制420mA模拟恒流环路信号发生器制作三。二线制420mA模拟恒流环路信号发生器制作指标要求 以精度0.5级为例,二线制420mA模拟恒环路信号发生器执行标准：GB/T138501998； (1)基准要稳,mA是对应的输入零位基准，基准不稳，谈何精度线性度，冷开机分锺内mA的零位漂移变化不超过4.000mA0.5%以内;(即3.98-4.02mA),负载250上的压降为0.995-1.005V，国外IC心片多用昂贵的能隙基准，温漂系数每度变化10ppm；(2)内电路总计消耗电流4mA,加整定后等于4.000mA,而且有源整流滤波放大恒流电路不因原边输入变化而消耗电流也随之变化，国外IC心片采用恒流供电；(3)当工作电压24.000V时,满量程20.000mA时,满量程20.000mA的读数不会因负载0-700变化而变化;变化不超过20.000mA0.5%以内；(4)当满量程20.000mA时,负载250时,满量程20.000mA的读数不会因工作电压15.000V-30.000V变化而变化;变化不超过20.000mA0.5%以内；(5)当原边过载时，输出电流不超过25.000mA+10%以内，否则PLC/DCS内供变送器用的24V工作电源和A/D输入箝位电路因功耗过大而损坏，另外变送器内的射随输出亦因功耗过大而损坏，无A/D输入箝位电路的更遭殃；(6)当工作电压24V接反时不得损坏变送器,必须有极性保护;(7)当两线之间因感应雷及感应浪涌电压超过24V时要箝位,不得损坏变送器；一般在两线之间并联1-2只TVS瞬态保护二极管1.5KE可抑制每20秒间隔一次的20毫秒脉宽的正反脉冲的冲击,瞬态承受冲击功率1.5KW-3KW;(8)产品标示的线性度0.5是绝对误差还是相对误差,可以按以下方法来辨别方可一目了然:符合下述指标是真的线性度0.5.原边输入为零时输出m正负0.5%(3.98-4.02mA),负载250上的压降为0.995-1.005V原边输入10时输出5.6m正负0.5%(5.572-5.628mA)负载250欧姆上的压降为1.393-1.407V原边输入25时输出8m正负0.5%(7.96-8.04mA)负载250上的压降为1.990-2.010V 原边输入50时输出12m正负0.5%(11.94-12.06mA)负载250上的压降为2.985-3.015V 原边输入75时输出16m正负0.5%(15.92-16.08mA)负载250上的压降为3.980-4.020V原边输100时输出20m正负0.5%(19.90-20.10mA)负载250上的压降为4.975-5.025V (9)原边输入过载时必须限流:原边输入过载大于125%时输出过流限制25m+10%(25.00-27.50mA)负载250上的压降为6.250-6.875V；(10)感应浪涌电压超过24V时有无箝位的辨别:在两线输出端口并一个交流50V指针式表头,用交流30-35V接两根线去瞬间碰一下两线输出端口,看有无箝位,箝位多少伏可一目了然啦;(11)有无极性保护的辨别:用指针式万用表乘10K档正反测量两线输出端口,总有一次阻值无限大,就有极性保护；(12)有无极输出电流长时间短路保护：原边输入100时或过载大于125%-200%时，将负载250短路，测量短路保护限制是否在25m+10%；(13)工业级别和民用商用级别的辨别:工业级别工作温度范围是-25度到度，温漂系数是每度变化ppm,即温度每度变化度,精度变化为万分之一；民用商用级别工作温度范围是度（或-10度）到度（或+50度）,温漂系数是每度变化25ppm,即温度每度变化度,精度变化为万分之二点五；DH420mA模拟串口模块及其变送器电路设计 中国科学院半导体所方舟公司 李德辉 摘要：二线制420mA模拟串口环路作为电流遥测技术标准，以其众多优点得到广泛应用，本文介绍的DH420型DH420mA模拟串口模块与无源交流隔离传感器的组合，不但解决了交流电流电压信号的二线制420mA环路遥测问题，而且成本低，性价比高。本文简要介绍了这种模块的应用与测试，供读者选用参考。 关键词：420m恒流环路测试电路二线制变送器 典型应用电路 穿孔穿芯一体化交流电流变送器（两线制4-20mA输出） 一。概述： 标准化的模拟信号电流值为420mA的环路在发送数据以及控制那些易于以这一标准接受指令的某些执行器的过程中有广泛的应用。 在国际上已做为模拟信号中的电流遥测技术标准。在利用两根导线的电流遥测电路中，工作电源与示读装置，包括传感器和发送导线的任何其他电阻都是相串联在环路内。其优点： 1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线； 2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰； 3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于420mA环路，接收器电阻通常为250（取样Uout=15V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远； 4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等造成精度的差异； 5、将4mA用于零电平，使判断开路或传感器损坏十分方便（0mA状态）； 6,在两线输出口容易增设防浪涌,防雷器件,有利于安全防爆。 DH420mA模拟串口模块是是中科方舟公司采用意法半导体（ST）ASIC芯片为实现无源交流隔离传感器（互感原理）的二线制电流遥测技术手段而定型生产的单片模块产品。无源交流隔离传感器输入的电流信号经整流滤波和I/V转换后输出一个随I1线性变化的直流电压信号U2，U2作为浮地压控信号控制该模块输出420mA的电流环路（如图1所示）。 该模块实现了无源交流隔离传感器信号变换为两根连接线路发送的呈比例的环路电流，接受器通过测量已知电阻RL两端的压降对环路电流进行检测（如图2所示） 二。主要技术指标：(1)额定环路电流：DC4-20mA（静态、满程可调节） (2)额定控制端电压：DC0-5V10%（静态、满程可调节） (3)额定工作电压：+24V20% (4)控制端输入电流：100uA(5)电源功耗：静态4mA，动态时相等与环路电流20mA (6)非线性失真：0.1%FS (7)输出电流温漂：50ppm/ (8)静态零电平：（4mA） 调节范围：4mA25%（3mA-5mA）(10)最小工作电压：15V (11)极限工作电压：35V (12)输出电流保护：内部限制（TVS能力：24A，20us） (13)接入保护：电源反接保护 （需外接1N4007二极管）(14)工作温度： -40-80 (15)贮存温度： -50-100 三。外形照片：四。最大负载电阻与工作电压之间的关系： 为使电路正常工作，最大负载电阻RLmax即二根导线铜阻加RL（通常为了取得15V取样电压，选择250/0.5W电阻）不能超过下式： RLmax（VCC-10V）/20mA 五。典型电路试验：I/V转换电阻R*计算：已知U2=0.9I2R*=0.9（I2/N2）R* R*=U2/0.9I2例：已知CT的I2=0.1A R*=（6-7V）/0.9I2=66-77电阻消耗约0.60.7W，选功耗大于4倍，为23W功率的电阻。电路调试：当I1为零时，调RP2使IOUT等于4.000mA，当I1为满值时，调RP1使IOUT为20.000mA。六。DH4-20测试电路： 静态零电平4mA调节范围测试条件：VCC=24V UIN=0V（静态）步骤：改变RP1使UIN=0V，改变RP2观察IOUT的最大值和最小值。 IOUT 实测值（mA）RP2 最小值3mA0.3mA 2.790RP2 最大值5mA0.3mA 4.838 UIN-IOUT线性测试测试条件：VCC=24V RL=700步骤：1.将RP1调至UIN=0V 2将RP2调至IOUT=4.000mA 3.改变RP1从05V的UIN电位UIN （V） IOUT（mA） 实测值（mA）0 4.000 4.0021.250 8.000 7.9972.500 12.000 11.9983.750 16.000 16.0035.000 20.000 20.008RL-VCC最大负载电阻与工作电压之间的关系 测试条件：在上述的测试条件UIN=5V，IOUT=20mA恒定状态下 步骤：改变以下RL与VCC的对应关系，观察IOUT=20mA恒定状态 RL（K） VCC（V） 实测值（mA） 0 10 20.003 0.1 12 20.003 0.2 14 20.005 0.3 16 20.005 0.4 18 20.005 0.5 20 20.005 0.6 22 20.005 0.7 24 20.005 0.8 26 20.010 0.9 28 20.010 1.0 30 20.010 1.1 32 20.010满值20mA的恒流测试 测试条件：VCC=24V IOUT=20.000mA 步骤：在上述条件下，改变RL从00.7K，观察满值20的恒定状态 RL（K） IOUT实测值（mA） 0 20.021 0.1 20.020 0.2 20.019 0.3 20.017 0.4 20.016 0.5 20.015 0.6 20.014 0.7 20.013七。无源交流隔离传感器与DH420mA模拟串口模块应用实例输出420mAdc二线制远程遥测变送器电路八。霍尔直流