LM324运放4~20MA转1~5V电流转电压电路图PCB与详细解说

电子爱好者999 发表于 2018-2-23 23:38 

        原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)
  

电流转电压模块实物图：

【简要说明】

一、尺寸：全长51mm宽23mm高18mm

二、主芯片：LM324运算放大器

三、工作电压：直流3V~30V

四、特点：

1、电路简单实用，接线简单。

2、一端与传感器连接，另一端接电源和信号输入即可（具体可参靠下图描述）。

3、输出信号直接连接AD转换器。

4、可与带AD功能的单片机连接。

5、电路小巧，方便固定安装。

6、主要是实现工业标准上的电流（0～10mA、4～20mA）转换工业标准上的电压（0～5V、1～5V）。

7、工作温度-10°~70°。

8、RS-485的数据最高传输速率为10Mbps

9、RS-485最大的通信距离约为1200m，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。

【标注说明图】

根据同相放大电路的放大倍数

A=1+

       0～10mA/0～5V电流/电压                           

假设R1=200Ω,那么当输入0～10mA电流信号时,R1两端产生的压降为0～2V,要使其产生0～5V的输出电压,那么确定其放大倍数为2.5,即A=2.5,如果R4=150K,R3=100K,满足A=2.5,由于R2、R5参数的确定与电路没有多大影响，理论上设计给定R2=100k, R5=10k。所以设计得到0～10mA/0～5V电流/电压变换电路。如图2.4

图2.4  0～10mA/0～5V电流/电压变换电路

测量当输入电流为0～10mA时，输出电压的值，如下表4.6所示：

表4.6  0～10mA/0～5V转换电路测量数据

输入电流（Ii）/mA	0	1.0	2.5	4.0	5.0	6.0	7.5	10.0
输出电压（Uo）/V	0	0.49	1.24	1.99	2.5	3.0	3.73	5.0
Uo(理论)	0	0.5	1.25	2.0	2.5	3.0	3.75	5.0

根据表4.6作出0～10mA/0～5V电流/电压转换电路的对应曲线图，如图4.4所示。由曲线可以看出，该转换电路具有良好的线性。

图4.4  0～10mA/0～5V转换电路对应曲线

      4～20mA/0～5V电流/电压

    同理，假设R1=200Ω,那么当输入4～20mA电流信号时,R1两端产生的压降为0.8～4V,要使其产生1～5V的输出电压,那么确定其放大倍数为1.25,即A=1.25。同相放大电路的放大倍数，如果R4=25K,R3=100K,满足A=1.25,由于R2、R5参数的确定与电路没有多大影响，理论设计R2=100k,R5=10k。同样设计得到4～20mA/1～5V电流/电压变换电路。

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图2.5  4～20mA/0～5V电流/电压变换电路

• 4～20mA/1～5V转换电路的调试

将拨动开关拨到另一端，将R4=25k接入电路中；同样调节调零电阻使得零输入时，满足零输出。测量当输入为4～20mA时，输出的电压值，如表4.7所示：

                 表4.7  4～20mA/1～5V转换电路测量数据

输入电流（Ii）/mA	4.0	5.0	10.0	15.0	20.0
输出电压（Uo）/V	1.0	1.24	2.49	3.73	4.96
Uo(理论)	1.0	1.25	2.5	3.75	5.0

  由表4.7作出4～20mA/1～5V电流/电压转换电路的对应曲线图，如图4.5所示。由曲线可以看出，该转换电路具有良好的线性。

图4.5  4～20mA/1～5V

转换电路对应曲线

【原理图】