传感器常用接口及优缺点

传感器常用接口及优缺点

传感器在工业自动化、物联网等领域有着广泛的应用，其接口类型直接影响到信号传输的稳定性和可靠性。本文将介绍几种常用的传感器接口及其优缺点。

1. 电流模拟量（4~20mA）

4~20mA传输的是电流模拟量，指有效信号的电流范围是4mA到20mA，这是工业上最常用的传感器模拟信号传输方式。为什么电流范围不从0mA开始？这是因为0mA可以用来判断线路是否断开，作故障诊断用。

与电压模拟量信号相比，传输电流信号的优点是信号稳定，不会受到噪声干扰，也不会因为线路电阻产生压降而影响数据准确性。

420mA应用广泛，市场有大量420mA接口的传感器、变送器、显示器、控制器、PLC等，可以很容易地组成符合需求的系统。

4~20mA的缺点是成本高，只能一对一传输电流信号。与电压模拟量信号相比，需要利用高精度采样电阻才能检测，电路稍复杂。

2. 电压模拟量

常用的电压模拟量信号范围有3.3V、5V、12V等。电压模拟量缺点是容易受噪声影响，抗干扰能力差，由于导线电阻的存在而产生压降，导致传输距离近。相对电流信号的优点是测量容易。

3. I2C

I2C是数字信号，常用于电路板内或近距离通讯。优点是可以与单片机直接连接，无需收发器，成本低。I2C接口可以作为总线，同时连接多个传感器设备，利用效率高。

4. UART

UART是数字信号，常用于电路板内或近距离通讯。优点是可以与单片机直接连接，无需收发器，成本低。但UART接口只能一对一连接，接口利用效率低。

5. RS485

在UART接口上增加RS485收发器即RS485通讯。RS485是半双工通讯（可以双向传输数据，但收发不能同时进行），RS485通讯使用一组双绞线，传输差分信号，抗共模干扰能力强，优点是通讯距离远，可达几百米甚至公里级。RS485还可以多个设备同时连接互相通讯，成本低。RS485是工业上最常用的数字信号传输方式。

6. RS422

RS422是在UART接口上增加RS422收发器实现的，与RS485的区别是全双工。RS422通讯使用两组双绞线。

7. CAN总线

CAN总线也是差分信号，所以抗共模干扰能力强，通讯距离远。与RS485相比，CAN总线通讯速率高，最高可达1M，且CAN总线收发器具有错误处理、自动重发的机制，可靠性高。但CAN总线的缺点是成本相对高。CAN总线多用于汽车和工业对可靠性要求高的场合。

如果需要给传感器增加无线传输功能，可以通过增加无线物联网控制器实现。支持内置电池或外接5V电源供电，无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA等，支持所有传感器接口。