Altium Designer画的原理图和PCB图如下:(附件中可下载工程文件)
电流转电压模块实物图:
【简要说明】
一、尺寸:全长51mm宽23mm高18mm
二、主芯片:LM324运算放大器
三、工作电压:直流3V~30V
四、特点:
1、电路简单实用,接线简单。
2、一端与传感器连接,另一端接电源和信号输入即可(具体可参靠下图描述)。
3、输出信号直接连接AD转换器。
4、可与带AD功能的单片机连接。
5、电路小巧,方便固定安装。
6、主要是实现工业标准上的电流(0~10mA、4~20mA)转换工业标准上的电压(0~5V、1~5V)。
7、工作温度-10°~70°。
8、RS-485的数据最高传输速率为10Mbps
9、RS-485最大的通信距离约为1200m,最大传输速率为10Mb/S,传输速率与传输距离成反比,在100Kb/S的传输速率下,才可以达到最大的通信距离,如果需传输更长的距离,需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点,如果使用特制的485芯片,可以达到128个或者256个节点,最大的可以支持到400个节点。
【标注说明图】
根据同相放大电路的放大倍数
A=1+
0~10mA/0~5V电流/电压
假设R1=200Ω,那么当输入0~10mA电流信号时,R1两端产生的压降为0~2V,要使其产生0~5V的输出电压,那么确定其放大倍数为2.5,即A=2.5,如果R4=150K,R3=100K,满足A=2.5,由于R2、R5参数的确定与电路没有多大影响,理论上设计给定R2=100k, R5=10k。所以设计得到0~10mA/0~5V电流/电压变换电路。如图2.4
图2.4 0~10mA/0~5V电流/电压变换电路
测量当输入电流为0~10mA时,输出电压的值,如下表4.6所示:
表4.6 0~10mA/0~5V转换电路测量数据
输入电流(Ii)/mA |
0 |
1.0 |
2.5 |
4.0 |
5.0 |
6.0 |
7.5 |
10.0 |
输出电压(Uo)/V |
0 |
0.49 |
1.24 |
1.99 |
2.5 |
3.0 |
3.73 |
5.0 |
Uo(理论) |
0 |
0.5 |
1.25 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.75 |
5.0 |
根据表4.6作出0~10mA/0~5V电流/电压转换电路的对应曲线图,如图4.4所示。由曲线可以看出,该转换电路具有良好的线性。
图4.4 0~10mA/0~5V转换电路对应曲线
4~20mA/0~5V电流/电压
同理,假设R1=200Ω,那么当输入4~20mA电流信号时,R1两端产生的压降为0.8~4V,要使其产生1~5V的输出电压,那么确定其放大倍数为1.25,即A=1.25。同相放大电路的放大倍数,如果R4=25K,R3=100K,满足A=1.25,由于R2、R5参数的确定与电路没有多大影响,理论设计R2=100k,R5=10k。同样设计得到4~20mA/1~5V电流/电压变换电路。
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图2.5 4~20mA/0~5V电流/电压变换电路
- 4~20mA/1~5V转换电路的调试
将拨动开关拨到另一端,将R4=25k接入电路中;同样调节调零电阻使得零输入时,满足零输出。测量当输入为4~20mA时,输出的电压值,如表4.7所示:
表4.7 4~20mA/1~5V转换电路测量数据
输入电流(Ii)/mA |
4.0 |
5.0 |
10.0 |
15.0 |
20.0 |
输出电压(Uo)/V |
1.0 |
1.24 |
2.49 |
3.73 |
4.96 |
Uo(理论) |
1.0 |
1.25 |
2.5 |
3.75 |
5.0 |
由表4.7作出4~20mA/1~5V电流/电压转换电路的对应曲线图,如图4.5所示。由曲线可以看出,该转换电路具有良好的线性。
图4.5 4~20mA/1~5V
转换电路对应曲线