隔离式双路4-20mA电流转电压输出模块

一、产品简介：

一种将工业现场常见的传感器4-20mA电流输出信号转换为0-3.3V电压信号的模块，用于适配MCU的ADC采集，并且基于线性光耦实现输入与输出之间的光电隔离，避免传感器及其传输过程中带来的干扰和噪音影响控制器正常运行。

二、应用场景：

1、工业现场的各类传感器（温湿度传感器、压力传感器、流速传感器等）输出信号转换。

2、MCU的ADC采集模拟电流信号。

三、产品概述：

本设计主要使用线性光耦HCNR201和运放LM158实现4-20mA电流到0-3.3V电压信号的转换，而且输入与输出进行隔离。

模拟信号量值采集的精确度和稳定度决定了整个项目的运行可靠程度，然而，现场环境恶劣，干扰严重，为了对模拟信号的线性转换而不把现场的各种噪声干扰引入到控制系统，必须将被测模拟信号与控制系统之间进行良好的线性隔离。一般情况下，直流隔离措施可采用专用隔离运算放大器（ISO124系列）加配一个高精度隔离直流电源，通过电气耦合的方式来实现被测模拟信号与控制系统的线性隔离，但这种方法成本较高而且温漂较大。

本方案采用线性光耦HCNR201实现了被测模拟信号与控制系统之间的线性隔离。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有太大差别，只是将改变了普通光耦的单发单收模式，增加一个用于反馈的光电二极管并且增大了线性区域。两个光电二极管都是非线性的，但其非线性特性都是一样的，所以可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而实现了信号的线性传递。

四、产品参数：

1、供电电压：DC-5V

2、电流输入：4-20ma

3、电压输出：0-2.56V

4、转换公式：VOUT=(I_IN-4)*160

5、1个模块包含2路转换电路

6、隔离电压5KV

7、转换误差5%

五、 使用说明

将传感器输出的4-20mA电流的正极接模块接口J1的IN1+，负极接模块J1接口的IN1-。IN2+和IN2-接另外一组传感器。

J2连接到MCU主控板，其中1、2管脚接3.3V或5V，5、6管脚接地，3、4管脚为第一路的转换电压输出OUT1，7、8管脚为第二路的转换电压输出OUT2。OUT1/OUT2接到MCU的ADC。

六、 备注:

本模块为纯硬件，即接即用。

电流输入接口注意极性，不可反接。

生产成本:该模块采用通用型器件，小批量生产成本大概30元。

七、演示视频：

介绍模块使用方法，显示模块运行效果。

测试方法：

1.使用台式电源输出4-20mA的恒流信号，经模块转换后输出电压信号，再用万用表测量电压。因电流源精度为1mA，实际输出电流与读数略有误差。

4mA-->0V

8mA-->0.64V

10mA-->0.96V

20mA-->2.56V