为什么在社会场景中采用4-20毫安电流传输模拟量信号了解can总线的工作原理
我可能会非常熟悉RS232、RS485和CAN等工业上常用的总线,因为他们都是传输数字信号的方式。那么,我们用什么方式来传输模拟信号呢?在工业环境中,人们经常需要测量各种非电物理量,如温度、压力、速度和角度等,这些都需要转换成模拟量电信号才能通过数百米长的电缆传输到控制室或显示设备上。工业中最广泛采用的方法是使用4~20mA的电流来传输模拟量。采用这种方法的原因之一是它对干扰不敏感,因为尽管工业现场存在大量噪声电压,但噪声功率通常很小,因此产生的小于纳安级别的噪声电流几乎不会影响4-20mA信号;此外,电流源具有极高的内阻,使得回路中的导线电阻几乎不影响精度,因此可以在普通双绞线上传送数百米距离;当接收端接入一个250欧姆到地的电阻时,可以将0-5V之间的输出转换为0-20mA之间的一种形式,这种低输入阻抗接收器能够有效减少nA级别输入電流噪聲所產生的微弱電壓噪聲。
选择20mA作为上限还有防爆要求:如果断开连接引起的是火花,那么火花产生能量不足以点燃易燃气体。此外,没有选取0mA作为下限的一个原因是为了检测断开的情况:正常情况下,不会低于4mA,当传输线因为故障而断开时,环路中的当前降至零。当发生这种情况时,我们通常设定2mA作为断线报警值。变送器将物理量转换为4~20 mA范围内的一条直流路径,然后将其输出。这意味着变送器需要一个外部供给系统来提供动力以支持其工作。如果变送器与其他设备共享同一根供给线(如VCC或者GND),这可以节省一根额外的线路,从而使得四根必要连接减少至三根,从而被称作三行制变送器。不过,如果我们仔细观察一下,你们可能注意到,即便没有额外供给,一条单独用于4-20 mA范围内发送数据就足够了,这样的设计被称作两行制变送器。在这个过程中,重要的是确保整个系统遵循标准化规则,比如大多数行业标准要求最低8毫安(MA)的持续当前水平,而许多设备只需24伏特和40毫安即可运行。
对于这些两行制传感器来说,他们依赖于高效率、高效率DC/DC转换器(例如TPS54331或TPS54160)、低功耗传感器以及处理机(如MSP430)进行操作,这些都是必须考虑到的因素。在实际应用中,要实现这样的设计,有必要设计一种VI转换元件,它能够接受从0到3.3伏特之间变化的地表输入,并将其翻译成相应幅度范围上的输出,也就是说,每个单位1分贝增加地表输入值,就有能力触发一定幅度增大的流量变化,同时保持稳定的流量强度,最终达到预期目标。而要实现这一点,可以使用运放LM358,该运放可以通过适当调整其内部偏置并利用合适的大型滤波组件,以获得所需结果,并且还能满足所有相关技术规范,比如最大允许误差10%左右,以及灵敏性至少达到100mV/Amp以上,以便更好地满足具体任务需求。
因此,在社会生活中,无论是在生产制造还是日常生活里,都充满了对如何准确无误地把信息从一点发送到另一点的问题,而且解决这些问题往往涉及复杂但又精妙绝伦的人工智能解决方案。这也是为什么我们一直在寻找新的技术手段去帮助我们的世界变得更加智能化,而不是简单粗暴的手段。在这个不断发展变化的大环境下,对待任何事情都应该保持开放的心态,不仅仅局限于现有的知识体系,更要关注那些正在形成或已经形成但是尚未普及的事物,只有这样,我们才能真正掌握未来世界发展趋势,为自己做出明智选择。