三线制4~20mA硅压阻桥变送器

 

硅压阻惠斯通桥传感器是目前工业上普遍常用的压力传感器。其优点是低成本、可批量生产。其缺点是零位（offset）和满度（FSO）的误差和排线性大、温漂也大。

MAX1452提供了查表式温度修正，使得硅压阻惠斯通桥可以可靠地应用于宽温度区间，且能有效地提高测量精度。它的输出为模拟电压量，不适合于长线传输。

但在工程使用时，由MAX1452搭建的变送器距离后续的数采集须均有一定间距，中间有可能还要经过电连接器。线缆上的寄生电参数大，致使在复杂电磁环境下，电压输出到末端时的信噪比很差，严重影响了测量精度。

由于回路上的电流不会受线缆上寄生的寄生电感（L）寄生电容（C）以及串联电阻（R）的影响，故工程上的普遍认知是回路电流可以传输的比较远，且不损失信噪比。工业标准4 ~ 20mA电流环的概念就是基于以上事实制定的，并且大量应用。 

HJ14521简介

陕西航晶微电子HJ14521是采用厚膜工艺技术集成的精密三线制4 ~20mA电流输出型硅压阻传感器调理电路，主要由MAX1452模拟传感器信号处理电路、线性稳压电源，一个精密基准电压源、多个精密宽带运算放大器和多个精密匹配电阻对组成，整个器件单电源供电，浮地GNDI是MAX1452的参考地，从而将MAX1452的输出电压0 ~5V转换成输出电流4 ~20mA输出，进一步优化使用，可以传长线，提高抗噪能力，提高集成度。它能够承受极端的环境应力和恶劣的电磁环境。

以往的硅压阻变送器一般都是电压输出，该硅压阻变送器，能够将压力信号转换成等比例的4~20mA的电流信号，它结构小巧， 保护措施完备，在输出端设计了保护二级管，防止输出导线上出现的浪涌电压，电源输入端有防接反功能。它性能优良，改进了MAX1452的不足之处，部分电路重新设计，虽然，MAX1452公司给出了用MAX1452内部的独立运算放大器，结构一部分外用分立器件可以构成一个两线制4 ~20mA电流输出环。但由于内部独立运算放大器性能指标差，电压转电流的妥善结构不合理，温度适应性不好，联调困难等因素，致使工程上很难使用。

由HJ14521控制的三线制4 ~20mA 变送器电原理图如下：

 

注：

 

为浮地，不能与供电的地PGND相连。

为防止错误的接线和方便使用，变送器划分了三个分离的接口，硅压阻桥接P1端口，功率电源和电流输出接P2端口，校准器接P3端口，三者不要越界。

使用说明

1.  输入电源电压: 10V ~ 40V，即P2 的Vcc 和PGND,  根据输出导线阻抗决定。航空产品一般接宽范围28V（16V ~ 36V)。建议使用4 ~20mA电流环接受器在终端转换成电压。

2. 输出电流设置：

(a) P4开路输出4 ~20mA电流:

IOUT （mA）= 0.51·（V01 + 1.23) /RSET)

(b) P4短接，输出0 ~20mA电流:

IOUT（mA）=0.51· V01 /RSET

V01是HJ1452 的输出电压。

如终端接250欧电阻（一般用精密电阻），输出4 ~20mA电流时，输出电压为1 ~5V；输出0 ~20mA电流时，输出电压为0 ~5V。

终端接收器一般形式如图：

 

3. 工作温度范围 -55 ℃   ~  160 ℃

4. 外形尺寸： 变送器外形尺寸 28mm ×15mm×4.3mm

使用注意事项

 

 

 

1.  MAX1452校准系统的地不能与供电电源的地PGND相连。校准系统的地接变送器的GND1。

2.  硅压阻桥的低端始终不能与供电电源的地PGND相连，硅压阻桥的低端接在P1端口。 (实际上在变送器内部与GND1相连)

3.  变送器已将DIO和 V01 分开。

4.  校准后将UNLOCK与GND1相连接，可提高干扰能力。

5. 用MAX校准程序只针对MAX1452的电压输出完成即可，电压转电流环路不用校准。

6.  变送器调试电阻Rb取值由下式决定，2mA≤（Vcc - 6.25）/ Rb ≤ 10mA ,

7. 在Vcc 接近低电压10V或高40V时最好调整Rb值 。出厂时Rb 取值2.7K。

8. 关于Vcc 最小值，最大值的问题：

Vcc max 不能大于40V , 受运放耐压限制。

Vcc min 不能小于 20mA×(RSET + RT）+ 5V ,要给运放留够线性空间。

9. +Vcc , PGND, IOUT  三绞 ，可改善电磁兼容性。

10. 压阻桥的时漂靠该器件不能消除。

11. 建议用钩焊的方式连接外引出线。U形槽穿导线用。

12 该变送器常规的安装方式是利用两个ф2.5mm 的安装孔固定在基体上。但由于尺寸小，也可用热缩管加热固定。

13. 用户如有特殊需求，可根据用户要求订制。

14. 样品未做“三防”处理，建议用户做低温实验时，注意结冰/结霜的影响。

15. 变送器印制板见附图：

 

4-20mA 硅压阻变送器正面

 

4-20mA 硅压阻变送器反面

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