Беспроводная аналоговая система передачи

В промышленном управлении часто необходимо преобразовать различные неэлектрические физические величины, такие как температура, давление, скорость и угол, в аналоговые электрические сигналы для передачи. Среди них широко используемым аналоговым сигналом является токовый сигнал 4–20 мА. Этот режим передачи имеет простой режим связи, надежную защиту от помех и относительно надежную функцию диагностики неисправностей. Причина использования сигнала тока заключается в том, что на него нелегко повлиять, а внутреннее сопротивление источника тока бесконечно, а сопротивление провода, включенного последовательно в петлю, не влияет на точность и может передавать сотни метров по обычной витой паре.

Верхний предел составляет 20 мА из-за требований взрывобезопасности: энергии искры, возникающей при включении-выключении тока 20 мА, недостаточно для воспламенения газа.

Нижний предел 4 мА предназначен для предотвращения помех и обеспечения статического рабочего тока цепи датчика.

Кроме того, поскольку при обрыве линии передачи из-за неисправности ток контура падает до 0, для обнаружения отключения используется значение 0 мА, а в качестве значения сигнала тревоги обычно принимается 2 мА.

Интерфейс приборов, использующий токовый сигнал 4–20 мА, представляет собой двухпроводную систему. Два провода представляют собой линии электропередачи, и для питания приборов необходимо обеспечить источник питания 24 В постоянного тока; они также являются сигнальными линиями, которые передают на приборы сигналы тока 4–20 мА.

Однако сигнал тока 4–20 мА необходимо передавать по проводам. В практических приложениях иногда встречается проблема неудобства проводки.

Если проводной сигнал заменяется беспроводным сигналом, поскольку интерфейс беспроводного сигнала в основном представляет собой цифровой интерфейс, он несовместим с исходным двухпроводным интерфейсом токового сигнала 4–20 мА.

Преимущества беспроводной аналоговой системы передачи:

Эта система может заменить проводную передачу токового сигнала 4–20 мА на беспроводную передачу. В интерфейсе также используется двухпроводный интерфейс оригинального прибора и измерителя, стоимость модификации невелика, а использование удобно.

Решение, предоставленное NiceRF:

Эта система разделена на передающую и принимающую стороны. Передающий терминал — это входной терминал сигнала 4–20 мА, а принимающий терминал — выходной терминал сигнала 4–20 мА. Рабочий процесс заключается в том, что передатчик преобразует входной двухпроводной сигнал 4–20 мА в цифровой сигнал через чип преобразования и отправляет его по беспроводной сети. После получения сигнала принимающая сторона восстанавливает цифровой сигнал в аналоговый и выводит его через двухпроводную систему.

Этапы передачи:

Шаг 1. Подключите входной сигнал тока 4–20 мА к схеме преобразования АЦП внутри передатчика, чтобы преобразовать сигнал тока в сигнал напряжения.

Шаг 2: Схема преобразования АЦП подключает сигнал напряжения к выводу обнаружения AD микроконтроллера и преобразует сигнал напряжения в данные.

Шаг 3: Микроконтроллер передает данные в беспроводной модуль LoRa и управляет беспроводным модулем LoRa для передачи данных.

Шаг 4: Повторите шаги 1–3.

Блок-схема передатчика:

Шаги для получения:

Шаг 1: принимающая сторона всегда обнаруживает беспроводной сигнал.

Шаг 2. Повторите шаг 1, если беспроводной сигнал не обнаружен.

Шаг 3: Когда сигнал получен, перейдите к шагу 4.

Шаг 4: Принимающая сторона восстанавливает беспроводные данные в сигнал напряжения и выводит его в схему преобразования сигнала.

Шаг 5: Схема преобразования сигнала преобразует сигнал напряжения в сигнал тока 4–20 мА.

Шаг 6: Получатель переходит к шагу 1.

Блок-схема приемника: