無線模擬量傳輸系統(tǒng)

工業(yè)控制中，經(jīng)常需要將溫度、壓力、速度、角度等各種非電物理量轉(zhuǎn)換成模擬量電信號傳輸。

其中，4~20mA電流信號是廣泛應(yīng)用的模擬量信號。該傳輸方式通訊方式簡單，抗干擾能力強(qiáng)，具有比較可靠的故障診斷功能。

采用電流信號的原因是不容易受干擾，并且電流源內(nèi)阻無窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。

上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限取4mA是為了避免干擾和給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。

此外，因?yàn)楫?dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0，所以0mA被用于斷線檢測，通常取2mA作為斷線報(bào)警值。

使用4~20mA電流信號的儀器儀表接口是兩線制，兩根線既是電源線，需要提供24vDC電源給儀器儀表供電；也是信號線，輸出為4-20MA電流信號給儀器儀表。

然而，4~20mA電流信號需要通過導(dǎo)線傳輸。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)會(huì)遇到布線不便的問題。

如果將有線信號替換成無線信號的話，由于無線信號接口多為數(shù)字接口，又與原有的4~20mA電流信號的二線制接口不兼容。

無線模擬量傳輸系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

本系統(tǒng)可將4~20mA電流信號的有線傳輸替代成無線傳輸，接口兼用原有儀器儀表的二線制接口，改造成本低，使用方便。

思為無線提供的解決方案：

本系統(tǒng)分為發(fā)射端和接收端。發(fā)射端即為4~20mA信號輸入端，接收端即為4~20mA信號輸出端。工作流程是發(fā)射端將輸入的二線制4~20mA信號通過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并通過無線發(fā)送出去。接收端收到信號后，將數(shù)字信號還原成模擬信號并通過二線制輸出。

發(fā)射端實(shí)現(xiàn)步驟：

步驟1：將輸入的4~20mA電流信號接到發(fā)射端內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換電路，使電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。

步驟2：ADC轉(zhuǎn)換電路將電壓信號接到單片機(jī)的AD檢測管腳，將電壓信號轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)。

步驟3：單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳給LoRa無線模塊，并控制LoRa無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)射出去。

步驟4：重復(fù)步驟1~3。

發(fā)射端框圖：

接收端實(shí)現(xiàn)步驟：

步驟1：接收端一直偵測無線信號。

步驟2：偵測不到無線信號時(shí)，重復(fù)步驟1。

步驟3：當(dāng)收到信號時(shí)，跳到步驟4。

步驟4：接收端將無線數(shù)據(jù)還原成電壓信號，并輸出給信號轉(zhuǎn)換電路。

步驟5：信號轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換成4~20mA電流信號。

步驟6：接收端跳到步驟1。

接收端框圖：