基于RT-Thread的0-20mA电流发生器方案设计

概述

一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA。传输信号时候，要考虑到导线上也有电阻，如果用电压传输则会在导线的产生一定的压降，那接收端的信号就会产生一定的误差，所以使用电流信号作为变送器的标准传输。为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？4ma而不是0ma是用来检测线路开路的，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，制作一个0-20mA的的信号发生器，可以给很多仪器仪表做校准或测试。

2. 总体方案设计

2.1. 设计目标

单片机控制4路ＰＷＭ，输出的PWM信号控制输出电压在0-3.0V之间，经过电流电压转电流电路变成电流信号，输出电流在0-20mA之间。按键调节输出电流，oled实时显示４路电流值。

2.2. 设计思路

芯片选择STM32F030C8T6，带4路PWM输出，性价比高，同时支持rt-thread操作系统，这里我们选用2.1的版本。OLED选用中景园电子0-96寸OLED。

2.2.1.硬件电路原理

图1是一个电压转电流的典型电路。单片机输出PWM，控制Vi电压电平在0-3V之间，RL流过的电流为0-20ma。

图1 电压转电流电路

图2 OLED显示电路

由于MCU内部可配置上拉电阻，所以可以直接将按键接到MCU上。

图3 按键电路

2.2.2.软件设计流图

2.2.4.RTT使用情况

按键的初始化函数可以不用再main函数中添加，而是在key.c中调用下面的函数就可以了INITDEVICEEXPORT(rthwkey_init)，代码看起来干净整洁。通过scons来裁剪配置系统，不需要人为删减代码，非常好用。Finsh组件，方便调试，方便自定义添加串口命令。代码类linux编程风格。提供POSIX 标准接口，上层代码移植方便。

3. 实物展示