簡介：

利用線性光耦實(shí)現(xiàn)的光電隔離雙路4-20mA電流輸入，0-3.3V電壓輸出的轉(zhuǎn)換模塊。

一、產(chǎn)品簡介：

一種將工業(yè)現(xiàn)場常見的傳感器4-20mA電流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-3.3V電壓信號(hào)的模塊，用于適配MCU的ADC采集，并且基于線性光耦實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的光電隔離，避免傳感器及其傳輸過程中帶來的干擾和噪音影響控制器正常運(yùn)行。

二、應(yīng)用場景：

1、工業(yè)現(xiàn)場的各類傳感器（溫濕度傳感器、壓力傳感器、流速傳感器等）輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換。

2、MCU的ADC采集模擬電流信號(hào)。

三、產(chǎn)品概述：

本設(shè)計(jì)主要使用線性光耦HCNR201和運(yùn)放LM158實(shí)現(xiàn)4-20mA電流到0-3.3V電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，而且輸入與輸出進(jìn)行隔離。

模擬信號(hào)量值采集的精確度和穩(wěn)定度決定了整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行可靠程度，然而，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，干擾嚴(yán)重，為了對(duì)模擬信號(hào)的線性轉(zhuǎn)換而不把現(xiàn)場的各種噪聲干擾引入到控制系統(tǒng)，必須將被測模擬信號(hào)與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行良好的線性隔離。一般情況下，直流隔離措施可采用專用隔離運(yùn)算放大器（ISO124系列）加配一個(gè)高精度隔離直流電源，通過電氣耦合的方式來實(shí)現(xiàn)被測模擬信號(hào)與控制系統(tǒng)的線性隔離，但這種方法成本較高而且溫漂較大。

本方案采用線性光耦HCNR201實(shí)現(xiàn)了被測模擬信號(hào)與控制系統(tǒng)之間的線性隔離。線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有太大差別，只是將改變了普通光耦的單發(fā)單收模式，增加一個(gè)用于反饋的光電二極管并且增大了線性區(qū)域。兩個(gè)光電二極管都是非線性的，但其非線性特性都是一樣的，所以可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的線性傳遞。

四、產(chǎn)品參數(shù)：

1、供電電壓：DC-5V

2、電流輸入：4-20ma

3、電壓輸出：0-2.56V

4、轉(zhuǎn)換公式：VOUT=(I_IN-4)*160

5、1個(gè)模塊包含2路轉(zhuǎn)換電路

6、隔離電壓5KV

7、轉(zhuǎn)換誤差5%

五、 使用說明

將傳感器輸出的4-20mA電流的正極接模塊接口J1的IN1+，負(fù)極接模塊J1接口的IN1-。IN2+和IN2-接另外一組傳感器。

J2連接到MCU主控板，其中1、2管腳接3.3V或5V，5、6管腳接地，3、4管腳為第一路的轉(zhuǎn)換電壓輸出OUT1，7、8管腳為第二路的轉(zhuǎn)換電壓輸出OUT2。OUT1/OUT2接到MCU的ADC。

六、 備注:

本模塊為純硬件，即接即用。

電流輸入接口注意極性，不可反接。

七、演示視頻：

介紹模塊使用方法，顯示模塊運(yùn)行效果。

測試方法：

1.使用臺(tái)式電源輸出4-20mA的恒流信號(hào)，經(jīng)模塊轉(zhuǎn)換后輸出電壓信號(hào)，再用萬用表測量電壓。因電流源精度為1mA，實(shí)際輸出電流與讀數(shù)略有誤差。

4mA-->0V

8mA-->0.64V

10mA-->0.96V

20mA-->2.56V