CN108414825A - 一种4-20mA电流环的输入输出标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明提供的一种4‑20mA电流环的输入输出标定方法，该方法基于上位机、信号发生器和电流表等电器元件，该方法具有标定速度快、效率高、标定参数存储于上位机内。因此该方法不需要使用电位器调节最大值、最小值和增益，克服电路中电阻、放大器增益等器件的离散性问题，通过智能标定补偿，降低了对器件参数标称精度的要求，成本低，电路板面积小，软件调节灵活等特点。

Description

一种4-20mA电流环的输入输出标定方法
技术领域
本发明涉及电流标定技术领域，尤其涉及一种4-20mA电流环的输入输出标定方法。
背景技术
工业现场常用4-20mA电流环来传输模拟信号以减少传输线收到的噪声干扰和电压降的影响，在使用前，需要对4-20mA电流环进行校准，传统的4-20mA电流环校准使用电位器调整，需要一个测试、调整、再测试、在调整的过程，校准不够方便且校准范围有限。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种4-20mA电流环的输入输出标定方法，该方法包括输入电流环标定过程和输出电流环标定过程，分别包括以下步骤：
输入4-20mA电流环标定过程如下：
S1：调节信号发生器产生4或20mA标准电流；
S2：检测标定系统的配置引脚PC3电平是否是低电平，如果是低电平，则进入系统参数配置程序，如果是高电平则不进入参数配置程序；
S3：接收数据正确包括接收计数器的数据等于上位机向下位机发送的数据帧长度、帧类型相同且校验和相等；
S4：接收到数据帧，提取并且保存数据帧中的4mA标定值和20mA标定值，生成输出值计算表达式：
VAD＝16.0*(V-LAD)/(HAD-LAD)+4.0 (1)
其中V是装置MCU的ADC采样值，LAD是4mA的标定值，HAD是20mA的标定值；
S5：下位机返回输入4-20mA电流值对应的ADC的值；
输出4-20mA电流标定过程如下：
S1：检测标定系统的配置引脚PC3电平是否是低电平，如果是低电平，则进入系统参数配置程序，如果是高电平则不进入参数配置程序；
S2：接收数据正确包括接收计数器的数据等于上位机向下位机发送的数据帧长度、帧类型相同且校验和相等；
S3：接收到数据帧，提取并且保存数据帧中的4mA标定值和20mA标定值，生成输出值计算表达式：
VDA＝16.0*(V-LDA)/(HDA-LDA)+4.0 (2)
其中V是装置MCU的DAC输出值，LDA是4mA的标定值，HDA是20mA的标定值；
S4：若外接电流表显示为4mA，则表示标定正确，记录下标定数据，重复上述步骤，使电流表显示20mA，记录下标定数据。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种4-20mA电流环的输入输出标定方法，该方法基于上位机、信号发生器和电流表等电器元件，该方法具有标定速度快、效率高、标定参数存储于上位机内。因此该方法不需要使用电位器调节最大值、最小值和增益，克服电路中电阻、放大器增益等器件的离散性问题，通过智能标定补偿，降低了对器件参数标称精度的要求，成本低，电路板面积小，软件调节灵活等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明4-20mA电流环的输入输出标定方法的流程图；
图2为本发明方法的实施例的示意图.
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-图2所示的一种4-20mA电流环的输入输出标定方法，该方法包括输入电流环标定过程和输出电流环标定过程，分别包括以下步骤：
输入4-20mA电流环标定过程如下：
S1：调节信号发生器产生4或20mA标准电流；
S2：检测标定系统的配置引脚PC3电平是否是低电平，如果是低电平，则进入系统参数配置程序，如果是高电平则不进入参数配置程序；
S3：接收数据正确包括接收计数器的数据等于上位机向下位机发送的数据帧长度、帧类型相同且校验和相等；
S4：接收到数据帧，提取并且保存数据帧中的4mA标定值和20mA标定值，生成输出值计算表达式：
VAD＝16.0*(V-LAD)/(HAD-LAD)+4.0 (1)
其中V是装置MCU的ADC采样值，LAD是4mA的标定值，HAD是20mA的标定值；
S5：下位机返回输入4-20mA电流值对应的ADC的值；
输出4-20mA电流标定过程如下：
S1：检测标定系统的配置引脚PC3电平是否是低电平，如果是低电平，则进入系统参数配置程序，如果是高电平则不进入参数配置程序；
S2：接收数据正确包括接收计数器的数据等于上位机向下位机发送的数据帧长度、帧类型相同且校验和相等；
S3：接收到数据帧，提取并且保存数据帧中的4mA标定值和20mA标定值，生成输出值计算表达式：
VDA＝16.0*(V-LDA)/(HDA-LDA)+4.0 (2)
其中V是装置MCU的DAC输出值，LDA是4mA的标定值，HDA是20mA的标定值；
S4：若外接电流表显示为4mA，则表示标定正确，记录下标定数据，重复上述步骤，使电流表显示20mA，记录下标定数据。
如图2所示，该方法基于一种4-20mA电流环的输入输出标定装置来实现，该装置包括放大电路，其中放大电路与A/D转换电路相连接，A/D转换电路与单片机MCU相连接，单片机MCU通过RS-232接口电路与上位机相连接，单片机MCU的输出端还连接有D/A转换电路，D/A转换电路与放大电路相连接。采用PC机(上位机)与本装置(下位机)通信的方式完成4-20mA电流环的输入输出标定校准。在校准状态下，上位机运行标定校准程序，通过RS-232C串行通信接口控制本装置，完成输入输出4-20mA电流环的标定校准。所述RS-232C接口电路采用MAX3232CSE芯片，实现上位机和装置之间的通信，波特率为115200bps。所述MCU模块为STM32微处理器及其外围配置电路：所述STM32微处理器采用Cortex-M4架构的STM32F407ZGT6芯片，该芯片为大容量芯片，具有144引脚，具有丰富的资源，包括6个串行通信接口、2个12位的DAC、3个12位的ADC、3个SPI、1个百兆以太网控制器等等。
本发明实施例实现一种4-20mA电流环输入输出的标定校准装置，上位机通过RS-232C向下位机发送数据帧，下位机接收到数据帧后，根据预先设定好的帧结构提取所需要的参数，从而完成输入输出4-20mA电流环的标定，以及根据接收帧判断是否需要更新下位机的参数、下位机是否连续发送数据、是否要将数据存储至MCU内部FLASH中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种4-20mA电流环的输入输出标定方法，其特征在于:该方法包括输入电流环标定过程和输出电流环标定过程，分别包括以下步骤：
输入4-20mA电流环标定过程如下：
S1：调节信号发生器产生4或20mA标准电流；
S2：检测标定系统的配置引脚PC3电平是否是低电平，如果是低电平，则进入系统参数配置程序，如果是高电平则不进入参数配置程序；
S3：接收数据正确包括接收计数器的数据等于上位机向下位机发送的数据帧长度、帧类型相同且校验和相等；
S4：接收到数据帧，提取并且保存数据帧中的4mA标定值和20mA标定值，生成输出值计算表达式：
VAD＝16.0*(V-LAD)/(HAD-LAD)+4.0 (1)
其中V是装置MCU的ADC采样值，LAD是4mA的标定值，HAD是20mA的标定值；
S5：下位机返回输入4-20mA电流值对应的ADC的值；
输出4-20mA电流标定过程如下：
S1：检测标定系统的配置引脚PC3电平是否是低电平，如果是低电平，则进入系统参数配置程序，如果是高电平则不进入参数配置程序；
S2：接收数据正确包括接收计数器的数据等于上位机向下位机发送的数据帧长度、帧类型相同且校验和相等；
S3：接收到数据帧，提取并且保存数据帧中的4mA标定值和20mA标定值，生成输出值计算表达式：
VDA＝16.0*(V-LDA)/(HDA-LDA)+4.0 (2)
其中V是装置MCU的DAC输出值，LDA是4mA的标定值，HDA是20mA的标定值；
S4：若外接电流表显示为4mA，则表示标定正确，记录下标定数据，重复上述步骤，使电流表显示20mA，记录下标定数据。
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