基于低成本MCU的电流环路校准器的设计与实现

所设计设备的基本属性

图9显示了所设计的校准器的内部电路。所设计设备的输入输出范围都是4~20mA。室温下所做试验的输出电流误差是±1nA。对于12V环路电压来说最大负载驱动能力是600Ω。对于4~20mA电流产生范围，要求24V的工作电压。外部可用环路电压最大值为32V。此次实现的校准器的总成本约50~100美元。因此，在设备成本方面获得的好处是非常大的。

图9：所设计的校准器纵览。

本次设计的设备目前只提供英文支持。下一阶段我们将做出以下改进：用百分比模式显示，多语言支持，触摸板输入。表1总结了所开发设备的参数。

本文总结

在这份研究报告中，我们设计并实现了具有0.001mA分辨率的低成本电流环路校准设备。该设备可用于测试和校准采用4~20mA电流标准通信的系统。电流环路是工业控制应用的一个重要方面，因为通过这个方式，信号远距离传送时受噪声的影响会较少。本次开发的设备还可以用来仿真使用4~20mA电流环路的装置中的传感器。

虽然校准设备的销售价格高达2,000美元，但作为这份研究报告的结果，所设计设备的成本约为50至100美元。该设备基于微控制器技术设计，带一个LCD显示器和一个数字控制键盘，能够产生和测量4~20mA标准的信号，适用于具有两线连接的系统。

表1：所设计设备的参数。