Drahtloses analoges Übertragungssystem

In der industriellen Steuerung ist es häufig erforderlich, verschiedene nichtelektrische physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und Winkel zur Übertragung in analoge elektrische Signale umzuwandeln. Unter diesen ist das 4-20-mA-Stromsignal ein weit verbreitetes analoges Signal. Dieser Übertragungsmodus verfügt über einen einfachen Kommunikationsmodus, eine starke Entstörungsfähigkeit und eine relativ zuverlässige Fehlerdiagnosefunktion. Der Grund für die Verwendung des Stromsignals besteht darin, dass es nicht leicht gestört werden kann und der Innenwiderstand der Stromquelle unendlich ist. Der Widerstand des in Reihe geschalteten Drahts in der Schleife hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit und kann Hunderte übertragen Meter auf dem gewöhnlichen Twisted-Pair-Kabel.

Aufgrund der Explosionsschutzanforderungen liegt die Obergrenze bei 20 mA: Die durch das Ein- und Ausschalten des 20-mA-Stroms verursachte Funkenenergie reicht nicht aus, um das Gas zu zünden.

Die untere Grenze von 4 mA dient dazu, Störungen zu vermeiden und den statischen Arbeitsstrom des Schaltkreises für den Sensor bereitzustellen.

Da außerdem bei einer Unterbrechung der Übertragungsleitung aufgrund eines Fehlers der Schleifenstrom auf 0 sinkt, werden 0 mA für die Unterbrechungserkennung verwendet und normalerweise 2 mA als Unterbrechungsalarmwert.

Die Instrumentierungsschnittstelle, die ein 4-20-mA-Stromsignal verwendet, ist ein Zweileitersystem. Die beiden Drähte sind Stromleitungen und müssen eine 24-V-Gleichstromversorgung für die Stromversorgung der Instrumente bereitstellen. Sie sind auch Signalleitungen, die 4-20-mA-Stromsignale an die Instrumente ausgeben.

Allerdings muss das 4-20-mA-Stromsignal über Kabel übertragen werden. In praktischen Anwendungen tritt manchmal das Problem der Verkabelungsunannehmlichkeiten auf.

Wenn das drahtgebundene Signal durch ein drahtloses Signal ersetzt wird, ist die drahtlose Signalschnittstelle, da sie größtenteils eine digitale Schnittstelle ist, nicht mit der ursprünglichen Zweidrahtschnittstelle des 4-20-mA-Stromsignals kompatibel.

Vorteile des drahtlosen analogen Übertragungssystems:

Dieses System kann die kabelgebundene Übertragung des 4-20-mA-Stromsignals durch die drahtlose Übertragung ersetzen. Die Schnittstelle nutzt auch die Zweidrahtschnittstelle des Originalinstruments und -messgeräts, und die Änderungskosten sind gering und die Verwendung ist bequem.

Die von NiceRF bereitgestellte Lösung:

Dieses System ist in Sendeseite und Empfangsseite unterteilt. Der Sendeanschluss ist der 4-20-mA-Signaleingangsanschluss und der Empfangsanschluss ist der 4-20-mA-Signalausgangsanschluss. Der Arbeitsprozess besteht darin, dass der Sender das zweiadrige 4-20-mA-Eingangssignal über den Konvertierungschip in ein digitales Signal umwandelt und es drahtlos sendet. Nach dem Empfang des Signals wandelt der Empfänger das digitale Signal in ein analoges Signal um und gibt es über das Zweidrahtsystem aus.

Schritte zur Übermittlung:

Schritt 1: Schließen Sie das 4-20-mA-Eingangsstromsignal an die ADC-Umwandlungsschaltung im Sender an, um das Stromsignal in ein Spannungssignal umzuwandeln.

Schritt 2: Die ADC-Umwandlungsschaltung verbindet das Spannungssignal mit dem AD-Erkennungspin des Mikrocontrollers und wandelt das Spannungssignal in Daten um.

Schritt 3: Der Mikrocontroller überträgt die Daten an das LoRa-Funkmodul und steuert das LoRa-Funkmodul zur Übertragung der Daten.

Schritt 4: Wiederholen Sie die Schritte 1 bis 3.

Blockschaltbild des Senders:

Schritte zum Erhalt:

Schritt 1: Der Empfänger erkennt immer das Funksignal.

Schritt 2: Wiederholen Sie Schritt 1, wenn kein Funksignal erkannt wird.

Schritt 3: Wenn das Signal empfangen wird, fahren Sie mit Schritt 4 fort.

Schritt 4: Das Empfangsende wandelt die drahtlosen Daten in ein Spannungssignal um und gibt es an die Signalumwandlungsschaltung aus.

Schritt 5: Die Signalumwandlungsschaltung wandelt das Spannungssignal in ein 4-20-mA-Stromsignal um.

Schritt 6: Der Empfänger springt zu Schritt 1.

Blockschaltbild des Empfängers: