4~20mA转RS485模块

 一、产品简介

一款可以用于将4~20mA信号转换成RS485的转换模块，支持有源4~20mA电流和二线制变送器两种输入，将采集的4~20mA转换成485总线传输，使用常见的modbus协议进行读写。系统转换误差±0.5%FS。

二、应用场景

1、 作为信号转换器。模块可以将4~20mA模拟信号转换成数字信号，供不支持模拟量输入的PLC或其他工控设备扩展读取模拟量。

2、 作为数字模拟采集模块，可将压力变送器或隔离器的模拟电流信号采集，供单片机或其他设备实现读取模拟量信号。

三、产品概述

1、 采用16位模数转换器ADS1110，集成2.048V±0.05%电压基准，0.01%INL。

2、 采用SGM8552轨到轨精密运放。

3、 支持有源4~20mA或二线制变送器配电。

4、 电源采用9~24V宽幅供电。

5、 主控采用STC8G1K单片机，带一路RS485通讯。

四、产品参数

1、 设计电源输入9~24V，需求电流10mA（典型值，12V供电时），采用5.08接线端子输入。

2、 设计全模拟量输入范围单极性0.1~20.48mA，误差±0.5%FS。

3、 设计二线制变送器配电电流<50mA，带自恢复过载保护，配电电压约等于模块供电电压，实际值=供电电压-0.7×2V。

4、 通讯采用RS485接口，采用modbus协议进行读写，支持03和06号功能码，默认通讯波特率9600，无校验，停止位1。设备地址、波特率支持通讯修改。

五、使用说明

1、 为模块接入12V电源（注意正负极，有接反保护），推荐9~24V供电。

2、 安装信号输入，接入二线制变送器或4~20mA有源信号，接线参考PCB上接线示意图，4~20mA有源信号接I+和I-端子；二线制变送器接V+和I+，V+接变送器正极，I+接变送器负极。

3、 接入RS485通讯线缆，AB极性看丝印。

4、 模块上电，指示LED点亮。

5、 使用Modbus-RTU通讯软件或协议用03功能码读取相关寄存器。

6、 需要设定变送器量程（向寄存器写量程数据值，模块可根据电流值自动转换成工程值）、更改设备地址、通讯波特率时使用06功能码写相关寄存器，详细说明见附件。

六、备注

1、 烧录需要准备CH340 USB转串口模块，请自备。

2、 本模块需要下载代码驱动（硬件+软件），提供hex文件供烧录，代码开源。代码用KEIL4开发，工程名为Modbus_AI.uvproj。详见附件。

3、 代码烧录文件使用STC官方烧录软件以串口下载方式烧录，软件及烧录教程在附件中。

4、 本模块在4~20mA信号输入电路中设计使用了60V/0.05A的自恢复保险作为过流保护，串接了二极管作为防接反保护，同时取样电阻采用二极管进行限幅，测试中模拟量输入端口可应对24V电源短时接入的冲击，更高电压未经测试，且自恢复保险相应较慢，无法对过大的电流进行保护，所以在使用模块时务必保证接线正确再通电，特别注意不要向模拟量输入端子输入超过30 mA以的电流以免造成损坏，且因串接了二极管，20 mA下在模块上的电流取样压降约为0.7V+0.2V。

5、 RS485通讯接口未设计隔离且防护能力有限，推荐在室内使用，并注意正确接线。

6、 某宝购买元件，BOM成本约为15元。

7、 PCB尺寸为65*35mm双层板，双面布线，元件单面排布。

七、测试视频

视频演示了使用24V电源适配器为模块供电，模块采样值为原始设计数未做修正。首先上电设置自动读取电流值（浮点数电流值），利用电流信号发生器产生4、8、12、16、20mA等数值，查看modbus采集软件采集到的数据。最后演示了读取长整型电流值、浮点数工程值、长整型ADC寄存器值等几个寄存器数据。