单片机如何读取4-20ma信号

自记：

众所周知，单片机是无法直接读取电流的，一般是需要将电流值转换为电压值读取。这时你应该想到伟大的欧姆定律，只需要使用一个电阻就能将电流值转换成电压值。

如下图所示，IS1为一个电流源代表4-20ma信号，通过一个150欧姆电阻将电流值转化为电压值，VF1电压变化范围为0.6~3V，电阻最大消耗功率0.06W，可选取0805封装的精密电阻。

看来一个电阻就可以完美解决问题，再加个一阶低通滤波电路滤除线路上的高频干扰是不是效果会更好，看图。

分析上面电路，从原理上完全可以实现功能。VF1连接单片机ADC管脚，在ADC采样期间R2上会流过电流，根据基尔霍夫定律，此时流过R1的电流必定会小于IS1的电流，会造成电流采样不准。

对以上电路进行优化，设计出如下电路：

电路中使用运放增加一级ADC驱动电路。根据运放的特性，可知在理想情况下其同相输入端的阻抗为无穷大，IS1电流几乎全部通过电阻R1，转化为采样电压值，经过电压跟随器1:1输出送往单片机。电路中Z1为TVS管可用于ESD保护。运放采用3.3V供电，可省去输出端用于过压保护的钳位二极管。

工业4—20mA信号采样的关键问题并不在单片机ADC输入要不要加运放缓冲的问题，一般单片机ADC输入采样保持器电阻都在10k以上，甚至高达100k以上，几百欧姆的信号源内阻实属微不足道，不加运放缓冲也不会有大问题。关键问题主要有两个：1、工业现场的强烈工频干扰，特别是50Hz干扰，ADC输入的低通滤波器转折频率一般应该取5Hz左右才能有效抑制工频干扰。2、工业4—20mA信号的高共模电压问题，工业变送器输出的4—20mA信号并不与单片机电源共地，如果测量点（采样电阻串入位置）选择不当，单片机电源又没做好隔离，会导致测量点与单片机地以及测量输入端之间出现高共模电压，轻则产生共模电流，重则会烧毁测量输入，因此工业4—20mA信号的测量输入环路应该与实际测量电路之间采取必要的共模隔离措施，常用方法是线性光耦隔离，而不是直接将采样电阻串入电流环路。

你好，有没有这样的模块啊，可以直接把4-20ma转换为0-3V电压，我看淘宝都是低速的，无法采集高速信号

4—20mA一般也不宜用来传输高速信号，线间分布电容很大，一般工业上只用来传输传感器输出的缓动直流信号（5Hz以下），即使某些现场总线（例如HART）能将数字信号叠加在4—20mA上传输，速率也是很低的，一般也就几百到几千bps。如果一定要传输，最好用光耦隔离，可参见HCNR200等高精度专用光耦里面的参考电路。