無(wú)線(xiàn)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(hào)傳輸。

其中，4~20mA電流信號(hào)是廣泛應(yīng)用的模擬量信號(hào)。該傳輸方式通訊方式簡(jiǎn)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(hào)的原因是不容易受干擾，并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大，導(dǎo)線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線(xiàn)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(xiàn)因故障斷路，環(huán)路電流降為0，所以0mA被用于斷線(xiàn)檢測(cè)，通常取2mA作為斷線(xiàn)報(bào)警值。

使用4~20mA電流信號(hào)的儀器儀表接口是兩線(xiàn)制，兩根線(xiàn)既是電源線(xiàn)，需要提供24vDC電源給儀器儀表供電；也是信號(hào)線(xiàn)，輸出為4-20MA電流信號(hào)給儀器儀表。

然而，4~20mA電流信號(hào)需要通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳輸。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)會(huì)遇到布線(xiàn)不便的問(wèn)題。

如果將有線(xiàn)信號(hào)替換成無(wú)線(xiàn)信號(hào)的話(huà)，由于無(wú)線(xiàn)信號(hào)接口多為數(shù)字接口，又與原有的4~20mA電流信號(hào)的二線(xiàn)制接口不兼容。

無(wú)線(xiàn)模擬量傳輸系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

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

思為無(wú)線(xiàn)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(hào)輸入端，接收端即為4~20mA信號(hào)輸出端。工作流程是發(fā)射端將輸入的二線(xiàn)制4~20mA信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送出去。接收端收到信號(hào)后，將數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)并通過(guò)二線(xiàn)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(hào)接到發(fā)射端內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換電路，使電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

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

步驟3：?jiǎn)纹瑱C(jī)將數(shù)據(jù)傳給LoRa無(wú)線(xiàn)模塊，并控制LoRa無(wú)線(xiàn)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(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)。

步驟2：偵測(cè)不到無(wú)線(xiàn)信號(hào)時(shí)，重復(fù)步驟1。

步驟3：當(dāng)收到信號(hào)時(shí)，跳到步驟4。

步驟4：接收端將無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)還原成電壓信號(hào)，并輸出給信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。

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

步驟6：接收端跳到步驟1。

接收端框圖：