СправкаТоковая петля — способ передачи информации с помощью измеряемых значений силы электрического тока. В настоящее время такой способ более распространён в инженерной практике, чем использование для этой цели напряжения. Для задания измеряемых значений тока используется, как правило, управляемый источник тока. По виду передаваемой информации различаются аналоговая токовая петля и цифровая токовая петля.
Аналоговая токовая петля используется для передачи аналогового сигнала по паре проводов в лабораторном оборудовании, системах управления производством и т. д.
Применяется смещенный диапазон 4—20 мА, то есть наименьшее значение сигнала (например, 0) соответствует току 4 мА, а наибольшее — 20 мА. Таким образом весь диапазон допустимых значений занимает 16 мА. Нулевое значение тока в цепи означает обрыв линии и позволяет легко диагностировать такую ситуацию.
Интерфейс аналоговой токовой петли позволяет использовать разнообразные датчики (давления, потока, кислотности и т. д.) с единым электрическим интерфейсом. Также данный интерфейс может использоваться для управления регистрирующими и исполнительными устройствами: самописцами, заслонками и т. д.
На платформе Arduino можно реализовать измерение унифицированного токового сигнала 4…20 мА, для этого необходимо ток преобразовать в напряжение и подать его на аналоговый вход АЦП микроконтроллера. Сопротивление 50 Ом преобразует ток 20 мА в напряжение 1 В. Чем точнее подобрано сопротивление 50 Ом, тем более точные будут показания прибора. Измеритель унифицированного токового сигнала 4…20 мА позволяет задать произвольные значения для тока 4 мА и 20 мА, этими значениями можно задать наименьшую и наибольшую величину измерения (диапазон измерения). Этими величинами может быть ток, напряжение, давление, температура и т.д. Так же можно задать кол-во знаков после запятой у измеренного значения.
Значения наименьшей и наибольшей величины измерения, а так кол-во знаков после запятой у измеренного значения сохраняются в энергонезависимой памяти.
В качестве микроконтроллера используется плата разработчика LGT8F328P-LQFP32 MiniEVB, которая основана на китайском микроконтроллер LGT8F328p и является клоном популярной AVR ATmega328p (Arduino NANO). Микроконтроллер LGT8F328p практически полностью совместим с микроконтроллером ATmega328p и обладает рядом дополнительных функций и возможностей превышающих ATmega328p.
Как ранее отмечалось для измерения тока используется сопротивление 50,00 Ом, на котором происходит падение напряжения 1 В при токе 20 мА и 0,2 В при токе 4 мА. Для более точного измерения падения напряжения вход АЦП микроконтроллера имеет разрешение 12 бит и настроен на внутреннее опорное напряжение 1,024 В.
Измеритель сигнала 4-20 мА имеет три кнопки управления:
- SET — переключат меню настроек положения запятой, значение LOW для тока 4 мА и HIGH для тока 20 мА
- UP — изменение положения запятой и увеличение параметров значений LOW и HIGH
- DW — изменение положения запятой и уменьшение параметров значений LOW и HIGH
Например если необходимо измерить ток 4-20, то настраиваем меню следующим образом
Положение запятой
Значение LOW
Значение HIGH
Измерение
Теперь для примера возьмем датчик давления с диапазоном -1…6 гс/см², с токовым выходом 4…20 мА
Положение запятой
Значение LOW
Значение HIGH
При токе 11,4 мА давление датчика равно 2,24 гс/см².
При выходе тока за пределы диапазона на индикаторе появится предупреждения LLLL для тока меньше 4 мА и HHHH для тока выше 20 мА.
В данном проекте использован индикатор CPS05641 0.56′ на базе драйвера MAX7219.
Как использовать плату LGT8F328P-LQFP32 MiniEVB в среде Arduino IDE рассказано в http://rcl-radio.ru/?p=129966.
Скетч - http://rcl-radio.ru/?p=131491