电流转电压传感器

简介

这款电流转电压模块能将0~25mA电流信号线性转换成0~3V电压信号。工业传感器或设备通常具有4~20mA电流信号输出，主控板搭配本产品后就能方便的读取电流信号了。
通常情况下，低于4mA的电流信号可用于故障诊断，高于20mA的电流信号可用于超限检测，因此这款模块特意设计了0~25mA的宽量程检测范围，兼容故障检测、超限检测等需求。
本模块采用0.1%高精密检流电阻和超低噪声轨到轨零漂移运放，精度高，无需校准，使用起来简单方便。3.3V~5.5V宽电压供电、0~3V电压信号输出，能兼容更多的主控板，适应更多的应用场景。

**⚠注意：**为获得更高的测量精度，推荐使用12位及以上的ADC进行测量！

技术规格

  • 供电电压：3.3~5.5V
  • 检测范围：0~25mA DC
  • 测量精度：±0.5% F.S. @ 16-bit ADC, ±2% F.S. @ 10-bit ADC
  • 终端电阻：120Ω
  • 接口类型：PH2.0-3P
  • 产品尺寸：30mm * 22mm

引脚说明

电流转电压模块引脚对应表

标号 名称 功能描述
1 GND 电源负极（0V）
2 VCC 电源正极（3.3~5.5V）
3 Signal 电压信号输出
4 I+ 测量电流输入端
5 I- 测量电流输出端

使用教程

这里演示模块搭配Arduino主控板的使用方法，读取4~20mA的电流信号，其它5V/3.3V电平的主控板使用方法类似。模块输入电流与输出电压呈线性关系，如下图：

SEN0262_Current&Voltage(CH).png

准备

  • 硬件
    • Arduino UNO控制板(或类似的控制板) x1
    • 电流转电压模块 x1
    • 传感器或设备（输出4~20mA电流信号） x1
    • PH2.0-3P传感器连接线（或杜邦线） x1
  • 软件

接线图

SEN0262_Arduino_connection(CH).png

样例代码

上传代码之前，建议您先用电压表确认主控板ADC的实际参考电压值，然后修改代码中VREF的值，从而提高测量精度。

/***********************************************************
     DFRobot Gravity: Analog Current to Voltage Converter(For 4~20mA Application)
     SKU:SEN0262

     GNU Lesser General Public License.
     See <https://www.gnu.org/licenses/> for details.
     All above must be included in any redistribution
     ****************************************************/

#define CurrentSensorPin  A1
#define VREF 5000 // ADC's reference voltage on your Arduino,typical value:5000mV

unsigned int voltage; //unit:mV
float current;  //unit:mA

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
  voltage = analogRead(CurrentSensorPin) / 1024.0 * VREF;
  Serial.print("voltage:");
  Serial.print(voltage);
  Serial.print("mV  ");
  current = voltage / 120.0; //Sense Resistor:120ohm
  Serial.print("current:");
  Serial.print(current);
  Serial.println("mA");
  delay(1000);
}

结果

SEN0262_result.jpg

常见问题

Q1. 为什么检测范围是0-25mA？而不是4-20mA？

  • A. 大部分工业设备的正常的输出信号为4-20mA，但也要考虑到故障诊断等意外情况。当设备电流为0mA时，可认为设备断线；电流为0-4mA时（模块输出电压低于0.48V），认为设备故障；电流为4-20mA时（模块输出电压0.48-2.4V），正常测量；20-25mA时认为超量程(模块输出电压2.4-3V)。模块输出电压上限被设为3V，这让5V和3.3V甚至3V的单片机系统都可以通过ADC模数转换读取相应数值。

Q2. 为什么工业级探头大多为电流型输出？

  • A. 采用电流信号的原因是不容易受干扰。工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，如果直接使用模拟电压信号传输，误差会很大。但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小。另一方面，通常认为电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米。

Q3. 为什么测量电流上限设为20mA而不是别的电流值？

  • A. 20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯，满足防爆的要求。

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