4~20mA电流变送器接口处理方法
实用的4～20mA输入0～5V输出的IV转换电路
实用的4～20mA输入/0～5V输出的I/V转换电路最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10 mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V 电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V 了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
4～20mA输入0～5V输出的IV转换电路
4～20mA输入/0～5V输出的I/V转换电路在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。
H-THNA电流型(4-20mA)温湿度变送器使用手册
一、产品概述H-THNAJ0A是一款高精度温湿度变送器，输出4～20mA标准电流信号，温湿度一体。
LCD大屏显示设计，大方美观。
使用瑞士进口二代传感器探头，保证了产品的优异测量性能。
产品防护性能强，测量精度高，范围宽，一致性好。
二、应用范围广泛应用于通讯机房、智能楼宇、厂房车间、仓库、药库、图书馆、博物馆、实验室、办公室、通风管道、大棚等场所。
三、产品特点瑞士进口传感器探头，测量精度高。
LCD大屏显示设计，大方美观。
密码保护功能，防止非工作人员误操作。
摄氏度华氏度可切换，全球通用。
自带露点分析功能。
输出对应测量范围可设置。
壁挂吸顶结构设计，易于安装。
超强稳定性和抗干扰能力。
产品防护性能强，一级防雷保护。
标准电流信号4～20mA输出。
线性输出，温湿度一体。
四、主要技术参数五、按键及设置操作说明设置操作：在初始页面下，按“设置”提示输入密码，初始密码为“0000”，此时闪动的位按“+”“-”键可以进行调整，按“设置”键可以移位，输入正确密码后按下“确认键”即可进入设置。
参数设置页面共有4页（对应设置项目如下），按“向上”“向下”键可以选择需要设置的项目，按下“确认键”可以设置当前项目的参数，参数调整OK后，按下“确认键”保存设置，再按“设置键”可返回到初始页面。
按键及设置页面介绍如右图：六、信号输出与测量范围对应关系七、安装接线说明八、品质保证质保期12个月。
在质量保证期内，基于正常使用和非人为损坏，对产品提供免费维护服务。
九、注意事项1、不要直接安装在热源、冷源、或处于阳光照射下。
2、禁止长时间处于蒸汽、水雾、水帘或冷凝环境中。
3、处于粉尘或其它污染环境中，必须对产品迚行定期清理。
DC24V。
4到20mA变送器的电路设计
基于两线制的4/20mA变送器的电路设计工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
4~20ma变送器延长传送距离的措施
4~20ma变送器延长传送距离的措施一、对“4~20mA，二线制变送器的信号线最长可铺设多长”的讨论一般4~20ma的变送器的供电源均为24V，其输出末端均为PNP型晶体管构成的电流源形式，见下图：上左图中G2为PNP型晶体管，其发射极接一精密电阻R4（图为250欧），R4的电压跟随其基极对+24V电压Ux而变化，由集电极对外输出构成的电流源。
Ux是由内部电路产生的根据外被测信号的大小变换的电压，在被测的模拟信号范围内Ux的变化值，使集电极输出电流为：4~20ma。
此时G2管发射极对+24V的电位差为：1~5V，G2管发射极对地电位为：4ma时Ue=24－4×0.25=23V；20ma时Ue=24－20×0.25=19V；上右侧图为变送器输出接终端负载Rf的等效电路图，其Ro为传送导线的电阻，此时集电极A点对地电压：UA=I·（R0+Rf）……（1）式中I 为4～20ma。
讨论一、传送导线电阻相同时，不同截面积的导线传送距离：如已知传送导线的电阻Ro及其电阻密度ρ，其导线截面积S与长度L的关系式如下：Ro=ρ.L/ S (2)由（2）式可知：如传送导线的电阻值保持不变，其导线截面积变大，则导线的长度也变长，即传送距离变远。
其导线截面积变小，则导线的长度也变短，即传送距离变近。
故一般发现传送距离不够长时，可采用加大导线线径的办法来实现。
但过粗的导线会加导线重量，即提高材料成本。
讨论二、同一个变送器（如其输出晶体管的发射电阻=250Ω），而终端电阻不同时：1、如终端电阻Rf=250Ω，当电流I=20ma时，B点对地电压UB=20×0.25=5V，如Ro=0，则UA也=5V。
G2的管压降=19-5=14V。
随着Ro由0逐渐变大，其Ro二端的电压也由0逐渐增加，使UA电压随之增大，G2管压随之变小。
为避免信号失真，容许G2管最小管压降=1V，即UA=18V，则Ro=（18-5）÷0.02=650Ω.即传送导线的电阻≤650Ω时信号不会失真。
4--20MA的AD转换
4～20mA输入的I/V转换前置处理电路作者：北京江雪山摘自：中电网在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的l~l0mA或者4~20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
．同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。
电流变送器说明书
1．引言
S3-Serises 电量变送器为S3系列产品，主要是将电流互感器的电量信号转变为标准信号输
出，输出信号为4~20mA标准信号。
2．主要技术特性
供电：220V 50Hz 交流电源
输出信号：4~20mA
工作条件：
环境温度：0~500C 相对湿度小于等于85%
工作震动：频度小于等于25HZ
结构形式：导轨安装
外形尺寸：长×宽×高mm：55×75×120 3．结构
S3系列电量变送器外形结构如下所示：
其中：
1 2 电流输入（电流互感器）
3 4 电源（AC220V）
5 6 输出信号（DC4-20mA）
4．接线方式
S3系列电流变送器接线如图1接法。
图1电流变送器接线图
其中3、4为交流220V电源，5、6是4~20mA电流信号输出。
5．注意事项
1．可以取自现场任一相互感电流。
2．必须保证良好的接地。
3．电流线是取自电流互感器，严禁断路。
CEMS-2000系统4-20mA输入、输出注意事项
CEMS-2000系统4-20mA输入/输出注意事项CEMS-2000系统4-20mA信号输入包括集线器4-20mA信号接入和OMA-2000仪表4-20mA信号接入，4-20mA信号输出包括ADAM模块的4-20mA 信号输出和OMA-2000仪表4-20mA信号输出，以下分别做出说明。
1、集线器4-20mA信号接入集线器共有8路4-20mA信号输入端口，这八个端口的配置并不是一致的，1-2路默认供3线制设备使用，3-5路默认供2线制设备使用，6-8路默认供4线制设备使用。
1.1 两线制设备在系统中，温、压、流变送器都属于2线制设备，需要接到3-5路，2线制接线端子正端相对于4_20mA_GND 有+24V的电压，接线端子负端与4_20mA_GND之间串联了120欧姆电阻。
两线制设备正端与集线器4_20mA_IN+相连，获得供电，两线制设备负端与集线器4_20mA_IN-相连，电流流回集线器负端后会在采样电阻上产生电压，集线器通过这个电压的大小来检测电流值。
以温度变送器为例，其连线示意图如下：在调试温、压、流设备时，首先要确定接线端子正端有+24V（4_20mA_GND 也在端子排上，见接线图纸），接着再量取正负端子间的电压来判断工作是否正常，（注意：量取电压才是最可靠的判定接线或工作是否正常的方法，不要去量电流），因为采样电阻是120欧姆，电压*1000/120就是电流值，如电压0.48V，电流就是4mA。
1.2 三线制设备对于3线制设备，其连线示意图如下：目前CEMS系统中尚无3线制设备，不过当两线制4-20mA通道不足时（如某路损坏），其可以改接两线制设备，接法为：将4_20mA_24V与两线制设备正端连接，将两线制设备负端直接接到4_20mA_IN+上即可。
1.3 四线制设备对于4线制设备，其连线示意图如下：R=120欧姆在CEMS系统中，粉尘仪、LGA4000、湿度仪都属于典型的4线制设备，它们的供电独立，两根信号线与电源线分离，4线制设备连接时，只需把信号正端和负端接到集线器的4_20mA_IN+和4_20mA_IN-即可。
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4~20mA电流变送器接口处理方法
电流输出型变送器的输出范围常用的有0～20mA及4～20mA两种，电流变送器输出最小电流及最大电流时，分别代表电流变送器所标定的最小及最大额定输出值。
下面以测量范围为以0～100A的电流变送器为例进行叙述。
对于输出0～20mA的变送器0mA电流对应输入0A值，输出4～20mA 的变送器4mA电流对应输入0A值，两类传感器的20mA电流都对应100A值。
对于输出0～20mA的变送器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，在A/D转换器输入接口直接将电阻上的0－5V或0－1 0V电压转换为数字信号即可，电路调试及数据处理都比较简单。
但劣势是无法判别变送器的损坏，无法辨别变送器输出开路和短路。
对于输出4～20mA的变送器，电路调试及数据处理上都比较烦琐。
但这种变送器能够在变送器线路不通时，短路时或损坏时通过能否检测到正常范围内的电流（正常时最小值也有4mA），来判断电路是否出现故障，变送器是否损坏，因此得到更为广泛普遍的使用。
由于4～20mA变送器输出4mA时，在取样电阻上的电压不等于0，直接经模拟数字转换电路转换后的数字量也不为0，单片机无法直接利用，通过公式计算过于复杂。
因此一般的处理方法是通过硬件
电路将4mA在取样电阻上产生的电压降消除，再进行A/D转换。
这类硬件电路首推RCV420，是一种精密的I/V转换电路，还有应用L M258自搭的I/V转换电路，这个电路由两线制电流变送器产生的4～20mA电流与24V以及取样电阻形成电流回路，从而在取样电阻上产生一个1-5V压降，并将此电压值输入到放大器LM258的3脚。
电阻分压电路用来在集成电路LM258的2脚产生一个固定的电压值，用于抵消在取样电阻上4mA电流产生的压降。
所以当两线制电流变送器为最小值4mA时，LM258的3脚与2脚电压差基本为0V。
LM25 8与其相连接的电阻构成可调整电压放大电路，将两线制电流变送器电流在取样电阻上的电压值进行放大并通过LM258的1脚输出至模拟/数字转换电路，供单片机CPU读入，通过数据处理方法将两线制电流变送器的4-20mA电流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式显示出来。