基于RT-Thread的0-20mA電流發(fā)生器方案設(shè)計

概述

一般儀器儀表的信號電流都為4-20mA，指最小電流為4mA,最大電流為20mA。傳輸信號時候，要考慮到導(dǎo)線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會在導(dǎo)線的產(chǎn)生一定的壓降，那接收端的信號就會產(chǎn)生一定的誤差，所以使用電流信號作為變送器的標(biāo)準(zhǔn)傳輸。為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢？4ma而不是0ma是用來檢測線路開路的，如果0是最小，那么開路故障就檢測不到了。為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響，我們用電流來傳輸信號，因為電流對噪聲并不敏感。4～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。

很多控制器接受來自各種檢測儀表的0~20mA或4~20mA電流，制作一個0-20mA的的信號發(fā)生器，可以給很多儀器儀表做校準(zhǔn)或測試。

2. 總體方案設(shè)計

2.1. 設(shè)計目標(biāo)

單片機(jī)控制4路ＰＷＭ，輸出的PWM信號控制輸出電壓在0-3.0V之間，經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)電流電路變成電流信號，輸出電流在0-20mA之間。按鍵調(diào)節(jié)輸出電流，oled實時顯示４路電流值。

2.2. 設(shè)計思路

芯片選擇STM32F030C8T6，帶4路PWM輸出，性價比高，同時支持rt-thread操作系統(tǒng)，這里我們選用2.1的版本。OLED選用中景園電子0-96寸OLED。

2.2.1.硬件電路原理

圖1是一個電壓轉(zhuǎn)電流的典型電路。單片機(jī)輸出PWM，控制Vi電壓電平在0-3V之間，RL流過的電流為0-20ma。

圖1 電壓轉(zhuǎn)電流電路

圖2 OLED顯示電路

由于MCU內(nèi)部可配置上拉電阻，所以可以直接將按鍵接到MCU上。

圖3 按鍵電路

2.2.2.軟件設(shè)計流圖

2.2.4.RTT使用情況

按鍵的初始化函數(shù)可以不用再main函數(shù)中添加，而是在key.c中調(diào)用下面的函數(shù)就可以了INITDEVICEEXPORT(rthwkey_init)，代碼看起來干凈整潔。通過scons來裁剪配置系統(tǒng)，不需要人為刪減代碼，非常好用。Finsh組件，方便調(diào)試，方便自定義添加串口命令。代碼類linux編程風(fēng)格。提供POSIX 標(biāo)準(zhǔn)接口，上層代碼移植方便。

3. 實物展示