自动电流循环：仍然是传感器接口选项

文章：Bill Schweber

物联网连接是一个热门话题，但除了“互联网”方面，这不是一个新主题。数十年来，工业和一些商业应用程序一直将各种传感器和传感器连接到基于计算机的数据收购和控制系统，而物联网正在扩大这些终点的影响范围和数量。

有多种物理传输信号及其数据的方法。一些方法需要最小的信号调理，而其他方法则更适合完全调理和数字化信号。其中包括有线连接，例如使用RS-423/485的连接以及无线连接，例如Zigbee，蓝牙，Wi-Fi和许多专有方法。

所有这些IoT点有一个共同点：它们显然需要操作的力量。这可以通过能量收集（例如太阳，振动，热和RF）或长寿命电池来得出；使用低占空比，低睡眠电流和合适的电池的系统，10年是非常可实现的寿命。

具有讽刺意味图1）。很容易假设这个简单，古老的界面几乎已经过时，不建议用于新设计，但事实并非如此。万博投注网址实际上，IC供应商仍在宣布此循环的界面ICS的强大版本。

例如，今年早些时候，Maxim集成了Max12900，用于4–20 MA传感器发射器的超低功率，高度集成的模拟前端（AFE）（AFE）（图2）。它包含许多额外的功能和功能，但在其核心方面，它允许在2线4–20 mA电流环上接收功率和传输数据。主要限制是，传感器及其条件功能的消耗不超过3-4 mA，在这种情况下，外部传感器供应和更多电线将需要更多，从而否定了自我动力布置的优势。

当前循环的一些背景将提供一些上下文和观点，了解为什么在新设计中仍然使用该界面，而不仅仅是旧版安装。多年来，随着1930年代和1950年代从气动实现到电气实现的控制系统的变化，最常见的接口是0–20 MA电流环，也称为4-20 MA循环。

该概念令人沮丧地简单有效：感兴趣的信号，无论是从传感器还是效应器传感器，都使用4 MA来表示最低的信号值，最高的20 mA表示20 mA。尽管最初是针对模拟信号的，但循环没有任何控制协议，因此可以用来表示数字信号而不是模拟，以最小的格式结构（如果有）。几十年前，随着信号调节电路及其A/D和D/A转换器大大降低了其功率需求，可以从可用的“免费”功率中运行该电路变得很实际。

当前的循环，无论是否自动，在工业环境中都带来了一些重大好处。与电压界面（例如RS-423/485）不同，它是一个低阻抗环，它相对较不受EMI的影响，EMI是该环境中的主要优势。此外，由于电流降至易于识别的0 mA，因此它具有一种让系统知道损坏（最常见的故障模式）的积分，无成本的方式。最后，作为一个单环互连，它很容易安装，标签，跟踪和故障排除。

随着单个环的数量的增加，电线和安装工作的成本增加，而且需要向每个环提供一个当前的源，该电源可提供从几伏到约24 VDC的任何地方。如果有多个循环分布在不同的位置，则可能需要进行电流隔离以避免地面问题。

毫无疑问，尊贵的自我创造的当前循环仍然有其位置。与大多数工程决策一样，没有简单的单一“正确”选择，而是在每种情况下只有一个“最佳”解决方案，无论是在权衡方面和妥协方面都有一个“最佳”解决方案。但是，当较旧的，长期存在的方法仍然是一个不错的选择时，不要太快地赶紧采取最新，最出色的方法。

您是否曾经将20 ma自动循环用于传感器？您是否曾经尝试过使用更复杂的界面，例如Zigbee或Wi-Fi，甚至是经典的RS-422/485，只是恢复到当前循环？

参考

1. 精确数字，“返回基础知识：循环驱动设备的基础知识透明
2. 精确数字，“返回基础：循环vs线电源透明
3. DataQ Instruments，Inc。，“”如何进行4-20 MA电流循环测量透明
4. 维基百科，“当前循环透明
5. Zhaw Zurich应用科学大学，“当前循环4-20 MA透明
6. Maxim申请注6508，“如何使用MAX12900实施4-20MA发射器透明

比尔·施韦伯是EE，他撰写了三本教科书，数百个技术文章，意见专栏和产品功能。

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