关于I/V转换的问题

只看该作者 · 2012-12-15 11:15

我的传感器是12V供电，4-20mA电流输入到单片机，单片机是3.3V供电，那么我应该是需要一个i/v转换的电路吧？但是小弟是新手，不知道应该从何下手，希望各位大哥大姐给小弟一点指导。不甚感激！

只看该作者 · 2012-12-15 14:34

问题中说得不是太明白，输入到单片机后最判断电流大小（有一个阀值，判断是大于此电流还是小于此电流）还是通过 AD 转换来测得电流的大小。下面的回答只针对第二种情形。

最简单莫过于直接将信号端直接接在单片机的 AD 转换输入端，此端对地接一个 165 欧的电阻，如此，当有 20mA 电流流过时，将产生 3.3V 的电压降。

为了电路安全，在信号端至单片机 AD 转换输入端串入一个阻值稍大一些的电阻（165 欧电阻仍接在单片机 AD 转换输入端），比如 360 欧，防止 12V 电压直接进入单片机。由于传感器是恒流源型输出，串入一个电阻不会造成测量上的问题，即使有一点偏差，可以在算法上弥补。

但上述电路是最简电路，作为验证可以，但并不实用，在某些情况下，仍有可能会损坏单片机，可以在上述基础上加一个电压跟随器隔离一下，如果设备是在工业环境下或干扰极大的环境中使用，还是加光耦进行电气隔离更好。

只看该作者 · 2012-12-15 18:19

串的电阻在20ma产生压降应小于基准电压，基准电压大小要看你用的芯片及电路图

只看该作者 · 2012-12-17 10:30

zwz7219 发表于 2012-12-15 14:34
问题中说得不是太明白，输入到单片机后最判断电流大小（有一个阀值，判断是大于此电流还是小于此电流）还是 ...

这个是我设计的一个简单的I/V变换电路，按照您所说，我使用了360ohm电阻，165ohm选用160ohm，这样会存在一些误差，但是这部分误差应该可以从软件中舍去，0-0.64V这段可以不用。请教大侠，我的电路图是否合理呢？我输出的电压是不是应该需要加上电容滤波一下？谢谢指导！

只看该作者 · 2012-12-17 10:34

xuyaqi 发表于 2012-12-15 18:19
串的电阻在20ma产生压降应小于基准电压，基准电压大小要看你用的芯片及电路图 ...

谢谢大侠指导，我使用了电压跟随器来得到0-3.3V的电压，那么这时候我是否还需要满足压降小于基准电压呢？如果我的基准电压小于3.3V，那么我不是还需要升压来达到3.3V么？

只看该作者 · 2012-12-17 13:24

1 电流变电压不需要跟随器直接串个电阻就行，大小用欧姆定律算。
2 要说明电压进单片机是要AD还是做电压比较，AD需要知道基准电压。

只看该作者 · 2012-12-17 13:47

如果要加入滤波电容，就要在运放输出至单片机之间再串入一个电阻，形成 RC 滤波器，才有滤波效果。

是否加入滤波环节，要根据系统实际工作的情况，如传感器内部是否有滤波器，传感器到单片机的数据线长度，实际工作环境干扰强度及干扰频率，还有传感器的输出特性，最后还有一点，就是你的程序中是否有滤波算法。

如果需要加滤波环节，一般情况下也应该是在运放的正输入端，但要注意的是，加入滤波环节后，整个系统的反应会有所滞后。

只看该作者 · 2012-12-17 18:28

工业变送器，哈哈。一般的dcs用的是250欧的采样电阻

只看该作者 · 2012-12-17 21:59

diyocean 发表于 2012-12-17 18:28
工业变送器，哈哈。一般的dcs用的是250欧的采样电阻

工业上好像一般温度传感器需要加250欧姆的采样电阻。但是我这个实际输出的就已经是标准电流信号了，还有必要加250电阻吗？

只看该作者 · 2012-12-17 22:01

zwz7219 发表于 2012-12-17 13:47
如果要加入滤波电容，就要在运放输出至单片机之间再串入一个电阻，形成 RC 滤波器，才有滤波效果。

是否加 ...

再请教一下，那么多少距离的传感器输出才需要加RC滤波呢？我这里主要测的是温湿度数据。传感器是直接购买的，输出标准电流信号，什么样的输出特性需要滤波环节呢？小弟电子设计这块初学，恳请多多指导。

只看该作者 · 2012-12-17 22:04

xuyaqi 发表于 2012-12-17 13:24
1 电流变电压不需要跟随器直接串个电阻就行，大小用欧姆定律算。
2 要说明电压进单片机是要AD还是做电压比 ...

我的传感器输出进单片机是做A/D转换，主要是想再通过单片机传给PC机做数据采集用。关于电压跟随器是学习1L所说，避免直接大电压进单片机，加一个电压跟随器能起到隔离作用（类似光耦？），我是这样理解的。

只看该作者 · 2012-12-18 11:12

楼上你要做AD转换那么一定会有参考电压（基准电压），参考电压是多少，因为超过参考电压AD是无法转换的。

只看该作者 · 2012-12-18 11:12

楼上你要做AD转换那么一定会有参考电压（基准电压），参考电压是多少，因为超过参考电压AD是无法转换的。

只看该作者 · 2012-12-18 12:53

xuyaqi 发表于 2012-12-18 11:12
楼上你要做AD转换那么一定会有参考电压（基准电压），参考电压是多少，因为超过参考电压AD是无法转换的。 ...

电阻分压即可。数字万用表的基准一般为2.50V, 但测量可达几百-1KV! 呵呵。。。

只看该作者 · 2012-12-18 13:06

urshine 发表于 2012-12-17 22:01
再请教一下，那么多少距离的传感器输出才需要加RC滤波呢？我这里主要测的是温湿度数据。传感器是直接购买 ...

你的问题不容易给出一个准确的答案，要看整个系统的工作情况，确定加还是不加，以及加多大（时间常数），没有一定之规。

例如，只是检出温度并显示出来，或根据温度值来确定是否停止加热，又或根据温度值对加温功率实时控制（恒温），都会对滤波环节有不同的要求。

一般情况下，温度或湿度类数据变化不会太剧烈，不加硬件滤波也可以，而在软件上加上去极值平均算法，就可以克服大多数的干扰。

总体上来说，时间常数大一点的系统滤波会现好一些，但反应会变慢，滤波常数小的系统对传感器的输出反应灵敏，这在硬件滤波或软件滤波中效果是一样的。

只看该作者 · 2012-12-18 20:39

zwz7219 发表于 2012-12-18 13:06
你的问题不容易给出一个准确的答案，要看整个系统的工作情况，确定加还是不加，以及加多大（时间常数）， ...

那么按照之前您所说，我画的这个电路图就是可以工作的咯？这里我的电阻的选取并没有取准确值，只是选用一个大概的值。这个应该可以在我的软件当中忽略那段吧？我的电阻我是想选用1%精度的，这样会更加精确一点。我的目的就是采集温度数据然后显示出来，不知道这个简单的电路是否就可以了？另外，这里运放我选用的是LM324，因为我总共有11路数据需要传到我的单片机中。单片机内部是自带16路12位AD。您觉得这样设计是否合理呢？

只看该作者 · 2012-12-20 05:38

autopccopy：我说的不能超过基准电压就是指的进入AD的电压，因为楼主是讨论4-20ma转电压问题，我是提醒楼主不要转的电压太高超过基准电压。

只看该作者 · 2012-12-20 17:03

urshine 发表于 2012-12-18 20:39
那么按照之前您所说，我画的这个电路图就是可以工作的咯？这里我的电阻的选取并没有取准确值，只是选用一 ...

你的电路是可以工作的，但我不知道你的设备的工作环境，如果是在工业类强电磁干扰环境下工作，可能会有电磁干扰通过传感器的信号线传入线路中，引起单片机程序跑飞、复位、数据出错、逻辑混乱等情况，这时，该电路就成为一个仅仅可以“工作”的试验品。

只看该作者 · 2012-12-20 20:17

强烈建议楼主把AD转换的资料多看看

只看该作者 · 2012-12-21 22:01

zwz7219 发表于 2012-12-20 17:03
你的电路是可以工作的，但我不知道你的设备的工作环境，如果是在工业类强电磁干扰环境下工作，可能会有电 ...

好的，谢谢，我会再试着改进改进的

关于I/V转换的问题

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