简介

这一个I2C通讯的0~25mA DAC模块。经过两点校准后，能得到精确的4-20mA电流值。该模块可通过Arduino编程驱动市场上的4-20mA控制的设备。如电机，变频器，阀门、水泵等。

特性

I2C信号输入，线性转换成0-25mA的模拟电流输出。
Gravity接口，支持Arduino库，可用于程序自动化控制。
支持将电流设定值掉电保存在芯片内，下次启动依然是保存的值。

应用场景

智能函数信号发生器。
灯光或者喷泉自动控制器。
小型设备的自动化快速改造。
机电设备自动调试器。
小型测试设备的改造。

参数规格

芯片型号：GP8302
输入信号范围：12Bit，0x000-0xFFF(0-25mA)
输入I2C信号高电平： 2.7V-5V
电源电压：18V-24V （建议电压24V）
精度：未校准前0.5%，校准后0.2%
功耗：<5mA
启动时间：<2ms
工作温度：-40°C to 125°C
负载电阻：18V供电最大450Ω负载能力，24V供电最大750Ω。
输出电流：0-25mA
I2C地址：0x58

尺寸图

功能指示图

DFR0972功能指示图

使用教程

软硬件准备

硬件
- Arduino UNO主板 ×1
- DFR0972_I2C转4-20mA模拟电流模块 x1
- 万用表 ×1
- 220Ω~650Ω之间电阻（大于1/8瓦） ×1
- 实验电源 ×1
- 连接线若干
软件
- Arduino IDE 点击下载Arduino IDE
- 首先下载并安装DFR0972库

如何安装库？

硬件连接

第一步：将万用表表笔插到电流插孔，并拨直流电流档，如图所示：

第二步：将实验电源的电压调节到24V，如图所示：

第四步：将UNO主板、实验电源、电流模块、负载电阻、万用表按图连接：

我们实际测试过使用负载仪作为负载电阻，但是结果是不准确的，因为负载仪不是纯电阻负载，会导致输出电压不准确。

程序编写

编写并下载以下代码到UNO主板中，功能是让电流模块输出一个10mA的电流值，并将电流值记忆在模块中。你可以尝试改变 “module.output(10)” 函数中的值，即可改变输出的电流，值的范围为0-25，分别对应0-25mA。


#include "DFRobot_GP8302.h"

DFRobot_GP8302 module;

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  
  while(!Serial){
   
  }
  Serial.print("I2C to 0-25 mA analog current moudle initialization ... ");
  uint8_t status = module.begin(); // 默认使用MCU硬件I2C Wire对象所使用的引脚

  if(status != 0){
    Serial.print("failed. Error code: ");
    Serial.println(status);
    Serial.println("Error Code: ");
    Serial.println("\t1: _scl or _sda pin is invaild.");
    Serial.println("\t2: Device not found, please check if the device is connected.");
    while(1) yield();
  }
  Serial.println("done!");
  
  uint16_t dac = module.output(10); //让转换模块输出10mA的电流,并返回10mA电流所对应的dac值
  Serial.print("DAC value: 0x"); Serial.println(dac, HEX);
  module.store(); Serial.println("Save current configuration."); //将保存上述电流配置，掉电后该配置不丢失
}

void loop(){
  
}

结果

结果如图所示，万用表上显示输出电流为10.05mA。误差0.05mA。误差为千分之五。由于万用表的精度原因，以及未经过校准的原因。

校准并获取准确的4-20mA电流

模块本身支持输出0-25mA范围的电流值。通过4mA和20mA的两点校准，即可获得准确的4-20mA范围的电流值。我们的Arduino库提供了用于校准的函数，可方便的进行电流校准。

校准的原理是输入精确的4mA对应的DAC值和20mA对应的DAC值。然后输出4mA的电流，查看电流表上实际输出的值。查看实际输出的4mA电流误差，再调整DAC值，直到实际输出刚好4mA。再输出20mA的电流值，查看电流表上实际输出的值。查看实际输出的20mA电流误差，再调整DAC值，直到实际输出刚好20mA。就达到了校准4-20mA之间的值了。

校准步骤：

按上面的接线图连接好线路。
编写如下代码：

       #include "DFRobot_GP8302.h"
        
        DFRobot_GP8302 module;
        
        void setup(){
          Serial.begin(115200);
          
          while(!Serial){
            //Wait for USB serial port to connect. Needed for native USB port only
          }
        
          Serial.print("I2C to 0-25 mA analog current moudle initialization ... ");
		  
		  uint8_t status = module.begin(); // 默认使用MCU硬件I2C Wire对象所使用的引脚
          
          if(status != 0){
            Serial.print("failed. Error code: ");
            Serial.println(status);
            Serial.println("Error Code: ");
            Serial.println("\t1: _scl or _sda pin is invaild.");
            Serial.println("\t2: Device not found, please check if the device is connected.");
            while(1) yield();
          }
          Serial.println("done!");

          module.calibration4_20mA(/*dac_4 =*/652, /*dac_20 =*/3265);
        
          uint16_t dac = module.output(/*current_mA =*/4); 
        }
        
        void loop(){
          
        }

4mA端校准：

将校准代码该语句中的参数设置为4，输出4mA电流：uint16_t dac = module.output(/*current_mA =*/4);
下载程序，查看电流表的实际输出值。
假如实际输出电流为4.05mA，那么将程序语句中4mA对应的DAC值652适当降低，如修改为645：module.calibration4_20mA(/*dac_4 =*/652, /*dac_20 =*/3265);
重新下载程序，查看实际电流值。反复修改DAC值，直到实际测到的电流刚好为4mA。
4mA端校准完成。

20mA端校准：

将该语句中的参数设置为20，输出20mA电流：uint16_t dac = module.output(/*current_mA =*/20);
下载程序，查看电流表的实际输出值。
假如实际输出电流为20.05mA，那么将程序语句中4mA对应的DAC值3265适当降低，如修改为3260：module.calibration4_20mA(/*dac_4 =*/652, /*dac_20 =*/3265);
重新下载程序，查看实际电流值。反复修改DAC值，直到实际测到的电流刚好为20mA。
20mA端校准完成。

至此，4-20mA范围校准完成。使用这条语句就可以输出4-20mA范围内经过校准后的电流值：uint16_t dac = module.output(/*current_mA =*/10);

函数库定义

函数原型：uint8_t begin(int scl = -1, int sda = -1)
函数说明：初始化电流模块。并配置I2C引脚。
参数：scl 主控的IO口引脚 sda 主控的IO口引脚； scl，sda使用默认形参的时候，scl和sda为主控硬件I2C所对应的引脚
返回值：0 初始化成功 1 I2C转电流DAC模块所连接的MCU的I2C引脚无效  2 设备未找到，请检查连线是否正确

函数原型：float output_mA(uint16_t dac)
函数说明：按DAC方式设置输出的电流。范围为0~0xFFF,对应输出0~25mA，DAC值转实际电流公式：Iout=(DAC/0xFFF)*25mA 
参数：0~0xFFF的DAC数值
返回值：实际电流，单位mA

函数原型：uint16_t output(float current_mA)
函数说明：按电流值方式设置输出的电流。范围为0-25,对应输出0~25mA。
参数：0-25的电流值
返回值：输出电流值所对应的16进制DAC值 范围为0~0~0xFFF

函数原型：void store()
函数说明：保存当前电流配置，保存成功后，模块掉电重启后，将启用此配置。
参数：无
返回值：无

函数原型：module.calibration4_20mA(dac_4, dac_20)
函数说明：校准4~20mA范围内的电流
参数：
dac_4   范围0~4095，超过校准无效，4mA电流对应的DAC值
dac_20  范围0~4095，超过校准无效，20mA电流对应的DAC值
dac_4和dac_20应满足条件：dac_4 < dac_20
返回值：无

常见问题

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V1.0	2022.05.23	刘礼华	第一版发布

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V1.0	2022.05.23	刘礼华	第一版发布

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