三線制4~20mA硅壓阻橋變送器

硅壓阻惠斯通橋傳感器是目前工業(yè)上普遍常用的壓力傳感器。其優(yōu)點是低成本、可批量生產(chǎn)。其缺點是零位（offset）和滿度（FSO）的誤差和排線性大、溫漂也大。

MAX1452提供了查表式溫度修正，使得硅壓阻惠斯通橋可以可靠地應(yīng)用于寬溫度區(qū)間，且能有效地提高測量精度。它的輸出為模擬電壓量，不適合于長線傳輸。

但在工程使用時，由MAX1452搭建的變送器距離后續(xù)的數(shù)采集須均有一定間距，中間有可能還要經(jīng)過電連接器。線纜上的寄生電參數(shù)大，致使在復(fù)雜電磁環(huán)境下，電壓輸出到末端時的信噪比很差，嚴重影響了測量精度。

由于回路上的電流不會受線纜上寄生的寄生電感（L）寄生電容（C）以及串聯(lián)電阻（R）的影響，故工程上的普遍認知是回路電流可以傳輸?shù)谋容^遠，且不損失信噪比。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4~20mA電流環(huán)的概念就是基于以上事實制定的，并且大量應(yīng)用。

HJ14521簡介

陜西航晶微電子HJ14521是采用厚膜工藝技術(shù)集成的精密三線制4~20mA電流輸出型硅壓阻傳感器調(diào)理電路，主要由MAX1452模擬傳感器信號處理電路、線性穩(wěn)壓電源，一個精密基準(zhǔn)電壓源、多個精密寬帶運算放大器和多個精密匹配電阻對組成，整個器件單電源供電，浮地GNDI是MAX1452的參考地，從而將MAX1452的輸出電壓0~5V轉(zhuǎn)換成輸出電流4~20mA輸出，進一步優(yōu)化使用，可以傳長線，提高抗噪能力，提高集成度。它能夠承受極端的環(huán)境應(yīng)力和惡劣的電磁環(huán)境。

以往的硅壓阻變送器一般都是電壓輸出，該硅壓阻變送器，能夠?qū)毫π盘栟D(zhuǎn)換成等比例的4~20mA的電流信號，它結(jié)構(gòu)小巧， 保護措施完備，在輸出端設(shè)計了保護二級管，防止輸出導(dǎo)線上出現(xiàn)的浪涌電壓，電源輸入端有防接反功能。它性能優(yōu)良，改進了MAX1452的不足之處，部分電路重新設(shè)計，雖然，MAX1452公司給出了用MAX1452內(nèi)部的獨立運算放大器，結(jié)構(gòu)一部分外用分立器件可以構(gòu)成一個兩線制4~20mA電流輸出環(huán)。但由于內(nèi)部獨立運算放大器性能指標(biāo)差，電壓轉(zhuǎn)電流的妥善結(jié)構(gòu)不合理，溫度適應(yīng)性不好，聯(lián)調(diào)困難等因素，致使工程上很難使用。

由HJ14521控制的三線制4~20mA 變送器電原理圖如下：

注：

為浮地，不能與供電的地PGND相連。

為防止錯誤的接線和方便使用，變送器劃分了三個分離的接口，硅壓阻橋接P1端口，功率電源和電流輸出接P2端口，校準(zhǔn)器接P3端口，三者不要越界。

使用說明

1.輸入電源電壓: 10V~40V，即P2 的Vcc 和PGND, 根據(jù)輸出導(dǎo)線阻抗決定。航空產(chǎn)品一般接寬范圍28V（16V~36V)。建議使用4~20mA電流環(huán)接受器在終端轉(zhuǎn)換成電壓。

2.輸出電流設(shè)置：

(a) P4開路輸出4~20mA電流:

IOUT （mA）= 0.51·（V01+ 1.23) /RSET)

(b) P4短接，輸出0~20mA電流:

IOUT（mA）=0.51·V01/RSET

V01是HJ1452 的輸出電壓。

如終端接250歐電阻（一般用精密電阻），輸出4~20mA電流時，輸出電壓為1~5V；輸出0~20mA電流時，輸出電壓為0~5V。

終端接收器一般形式如圖：

3.工作溫度范圍 -55 ℃ ~160 ℃

4.外形尺寸：變送器外形尺寸 28mm ×15mm×4.3mm

使用注意事項

1.MAX1452校準(zhǔn)系統(tǒng)的地不能與供電電源的地PGND相連。校準(zhǔn)系統(tǒng)的地接變送器的GND1。

2.硅壓阻橋的低端始終不能與供電電源的地PGND相連，硅壓阻橋的低端接在P1端口。(實際上在變送器內(nèi)部與GND1相連)

3.變送器已將DIO和 V01 分開。

4.校準(zhǔn)后將UNLOCK與GND1相連接，可提高干擾能力。

5.用MAX校準(zhǔn)程序只針對MAX1452的電壓輸出完成即可，電壓轉(zhuǎn)電流環(huán)路不用校準(zhǔn)。

6.變送器調(diào)試電阻Rb取值由下式?jīng)Q定，2mA≤（Vcc - 6.25）/ Rb≤10mA,

7.在Vcc 接近低電壓10V或高40V時最好調(diào)整Rb值。出廠時Rb 取值2.7K。

8.關(guān)于Vcc 最小值，最大值的問題：

Vcc max 不能大于40V , 受運放耐壓限制。

Vcc min 不能小于 20mA×(RSET + RT）+ 5V ,要給運放留夠線性空間。

9.+Vcc , PGND, IOUT 三絞 ，可改善電磁兼容性。

10.壓阻橋的時漂靠該器件不能消除。

11.建議用鉤焊的方式連接外引出線。U形槽穿導(dǎo)線用。

12該變送器常規(guī)的安裝方式是利用兩個ф2.5mm 的安裝孔固定在基體上。但由于尺寸小，也可用熱縮管加熱固定。

13.用戶如有特殊需求，可根據(jù)用戶要求訂制。

14.樣品未做“三防”處理，建議用戶做低溫實驗時，注意結(jié)冰/結(jié)霜的影響。

15.變送器印制板見附圖：

4-20mA 硅壓阻變送器正面

4-20mA 硅壓阻變送器反面

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