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LM324運(yùn)放4~20mA轉(zhuǎn)1~5V電流轉(zhuǎn)電壓電路圖PCB與詳細(xì)解說

作者:佚名    文章來源:網(wǎng)絡(luò)整理    點(diǎn)擊數(shù):    更新時間:2024/4/25

Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下:(附件中可下載工程文件)
 

 

 

電流轉(zhuǎn)電壓模塊實(shí)物圖:
【簡要說明】
一、尺寸:全長51mm寬23mm高18mm
二、主芯片:LM324運(yùn)算放大器
三、工作電壓:直流3V~30V
四、特點(diǎn):
1、電路簡單實(shí)用,接線簡單。
2、一端與傳感器連接,另一端接電源和信號輸入即可(具體可參靠下圖描述)。
3、輸出信號直接連接AD轉(zhuǎn)換器。
4、可與帶AD功能的單片機(jī)連接。
5、電路小巧,方便固定安裝。
6、主要是實(shí)現(xiàn)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上的電流(0~10mA、4~20mA)轉(zhuǎn)換工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上的電壓(0~5V、1~5V)。
7、工作溫度-10°~70°。
8、RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps
9、RS-485最大的通信距離約為1200m,最大傳輸速率為10Mb/S,傳輸速率與傳輸距離成反比,在100Kb/S的傳輸速率下,才可以達(dá)到最大的通信距離,如果需傳輸更長的距離,需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點(diǎn),如果使用特制的485芯片,可以達(dá)到128個或者256個節(jié)點(diǎn),最大的可以支持到400個節(jié)點(diǎn)。
【標(biāo)注說明圖】
根據(jù)同相放大電路的放大倍數(shù)
A=1+
       0~10mA/0~5V電流/電壓                           
假設(shè)R1=200Ω,那么當(dāng)輸入0~10mA電流信號時,R1兩端產(chǎn)生的壓降為0~2V,要使其產(chǎn)生0~5V的輸出電壓,那么確定其放大倍數(shù)為2.5,即A=2.5,如果R4=150K,R3=100K,滿足A=2.5,由于R2、R5參數(shù)的確定與電路沒有多大影響,理論上設(shè)計給定R2=100k, R5=10k。所以設(shè)計得到0~10mA/0~5V電流/電壓變換電路。如圖2.4
圖2.4  0~10mA/0~5V電流/電壓變換電路
測量當(dāng)輸入電流為0~10mA時,輸出電壓的值,如下表4.6所示:
表4.6  0~10mA/0~5V轉(zhuǎn)換電路測量數(shù)據(jù)
輸入電流(Ii)/mA
0
1.0
2.5
4.0
5.0
6.0
7.5
10.0
輸出電壓(Uo)/V
0
0.49
1.24
1.99
2.5
3.0
3.73
5.0
Uo(理論)
0
0.5
1.25
2.0
2.5
3.0
3.75
5.0
根據(jù)表4.6作出0~10mA/0~5V電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的對應(yīng)曲線圖,如圖4.4所示。由曲線可以看出,該轉(zhuǎn)換電路具有良好的線性。
圖4.4  0~10mA/0~5V轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)曲線
      4~20mA/0~5V電流/電壓
    同理,假設(shè)R1=200Ω,那么當(dāng)輸入4~20mA電流信號時,R1兩端產(chǎn)生的壓降為0.8~4V,要使其產(chǎn)生1~5V的輸出電壓,那么確定其放大倍數(shù)為1.25,即A=1.25。同相放大電路的放大倍數(shù),如果R4=25K,R3=100K,滿足A=1.25,由于R2、R5參數(shù)的確定與電路沒有多大影響,理論設(shè)計R2=100k,R5=10k。同樣設(shè)計得到4~20mA/1~5V電流/電壓變換電路。
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圖2.5  4~20mA/0~5V電流/電壓變換電路
  • 4~20mA/1~5V轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試
將撥動開關(guān)撥到另一端,將R4=25k接入電路中;同樣調(diào)節(jié)調(diào)零電阻使得零輸入時,滿足零輸出。測量當(dāng)輸入為4~20mA時,輸出的電壓值,如表4.7所示:
                 表4.7  4~20mA/1~5V轉(zhuǎn)換電路測量數(shù)據(jù)
輸入電流(Ii)/mA
4.0
5.0
10.0
15.0
20.0
輸出電壓(Uo)/V
1.0
1.24
2.49
3.73
4.96
Uo(理論)
1.0
1.25
2.5
3.75
5.0
  由表4.7作出4~20mA/1~5V電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的對應(yīng)曲線圖,如圖4.5所示。由曲線可以看出,該轉(zhuǎn)換電路具有良好的線性。
圖4.5  4~20mA/1~5V
轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)曲線
 
Tags:LM324,20mA,電流轉(zhuǎn)電壓,信號  
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