电流采集方案

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电流采集方案

概述

       [color=inherit !important]数据采集卡多数为电压型数据采集设备，如果要采集电流信号，就要把电流信号转换为电压信号，然后再将电压信号输入到采集卡的模拟输入通道。因此进行电流数据采集的关键就是如何将电流信号转换为电压信号。





电流采集框图

     电流/电压转换方案常用的有三种，一种是采用取样电阻将电流转换为电压，另一种是使用电流传感器将电流信号转换为电压信号。
      *后一种是直接采集，如我公司电流数据采集卡NET5622D 点左边链接可直接看参数





取样电阻方案


通过取样电阻的方案进行电流转换所依据的原理就是欧姆定律U=I * R。取样电阻的阻值已知为R，电流信号流过这个电阻，就会产生电压U。通过数据采集卡采集到电压U，即可算得电流I = U / R。

取样电阻工作原理
4-20mA信号的采集

4-20mA的电流信号广泛应用于传感器/变送器领域，是一种通用的标准信号。对于4-20mA信号的采集通常采用通过取样电阻的方式。一般使用250欧的电阻作为取样电阻，由U=I * R计算可以得到4-20mA的信号就转换成为了1-5V的电压信号。众所周知电阻是存在误差的，采样电阻的误差会直接影响到电流采集的准确度。同时在电流流过电阻的过程中会产生热量，所以在选择电阻的时候既要考虑到电阻准确，也要考虑到电阻的温度漂移值。 在一些采样率要求比较低的应用场景可以直接选用我公司DAM-3000系列分布式IO模块，该模块内置有120欧的取样电阻，这里不做过多说明。 4-20mA的传感器/变送器双分为二线制，三线制和四线制。这三种传感器/变送器与采集卡的连接方式也不尽相同。

二线制传感器的电流采集连接示意图

三线制传感器的电流采集连接示意图

四线制传感器的电流采集连接示意图




电流传感器
电流传感器将电流信号变换成为5V左右的电压信号，可以适配大多数的数据采集卡。由于其霍尔器件的工作原理，还可以起到隔离保护的作用。但是电流传感器是一种有源器件，需要外部的供电，这在使用上不如取样电阻方便。
还有一些电流传感器是将比较大的电流（几个安培）变换成比较小的电流（几十个毫安），这个时候就需要在使用电流传感器的同时，再将变换后的小电流用取样电阻转换成电压，再进行采集。
在一些特殊的应用中，电流的频率很高，一般的电流传感器的带宽只有DC-20k左右，无法满足高频率响应的应用要求。这个时候可以选择电流探头，电流探头的频率响应比较高，*高可到几十M的带宽，同时电流探头的使用成本也要高很多。