如何选择传感器输出模式——电流输出还是电压输出？

 一 背景及挑战

传感器在汽车测试系统中发挥着采集和传输信息的作用，可称之为汽车的“神经元”。

按照功能可将传感器分为压力传感器、流量传感器、温湿度传感器和电流传感器等。传感器的主要指标是精度、测量范围和响应时间等。在满足指标的情况下，通常选择更方便实现所需功能且价格低廉的传感器。传感器的输出形式有很多种，但大多都是电流输出和电压输出这两种形式。

早期的传感器多为电压输出型，将测量信号转换为0~5V、0~10V的电压输出，属于运放直接输出。但当信号需要进行远距离传输或用于电网干扰较大的场合时，电压输出型传感器就会受到限制，并暴露出抗干扰能力差、线路损耗和精度降低等缺点。由于导线是有电阻的，根据欧姆定律，线越长电阻越大则产生的电压降就越大，从而影响测量。

二 解决方案

因此长距离的传输选择电流输出的传感器来解决。相比于电压输出的传感器，电流输出的传感器抗干扰能力更好，传播距离更远，适合长距离测量，如工程机械和客车等。

电流输出型传感器的输出范围常用的有0~20mA及4~20mA两种。传感器输出的电流上限及下限，分别代表传感器所标定的额定输出值的上限与下限。其中，4~20mA是国际电工委员会规定的用于过程控制的模拟信号标准，以4mA作为零点可以区分信号为0，还是信号断开没有输出，因此相比于0~20mA输出，4~20mA更具优势。

IPETRONIK的多款模拟量测量模块，均可用于以上模拟量信号传感器的采集，并可从传感器中读取模拟信号，包括电流信号和电压信号，且支持对有源传感器的供电。

测量所得的数据可通过标准高速CAN总线来进行传输，而专门的测试软件如IPEmotion或其他测试设备则可通过CAN总线来读取测量数据，且可在极端恶劣的环境中使用。所有通道同步采集，模块测量精度高，电压±0.15%，电流±0.5%，车载供电9~36V，且所有的测试通道完全隔离，组合灵活方便，由此可提高设备的使用效率。

（图1 测试方案）

其中，传感器可选电流或电压输出模式，需注意4~20mA测量的是电流输出的传感器，不是测电流，更不能测静态电流（或暗电流）；测量电流还需要电流传感器，也有4~20mA输出的电流传感器。

在IPEmotion软件中配置模块时，各个通道独立可选择不同的传感器模式。

（图2 配置界面）

三 硬件产品

• 4/8通道可选；

• 可根据需求灵活组合测试通道数；

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| 往期回顾

▶ IPEmotion新增功能：交流电功率分析计算

▶ IPEmotion的NVH噪声测试模块——坎贝尔图

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