基于STM32F103的4-20mA采集电路设计与实现

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@小白创作中心

基于STM32F103的4-20mA采集电路设计与实现

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/pllhsnhvqe/article/details/138106191

本文介绍了一种基于STM32F103主控芯片的4-20mA采集电路设计与实现方案。该方案通过ADC采样模块实现对4-20mA电流信号的精确采集，并利用RS485通信模块实现数据的传输。同时，为了保证采集电路的稳定性和安全性，本设计还加入了隔离功能。本文将详细介绍电路设计的原理及关键技术，并提供原理图、PCB源文件以及相关源码。

引言

随着工业自动化的快速发展，4-20mA电流信号作为一种常见的工业控制信号，在工业控制领域得到广泛应用。本文设计的4-20mA采集电路，基于STM32F103主控芯片，具有精确的数据采集和高效的信号传输能力，适用于各种工业控制场景。

电路设计原理

信号采集模块

本设计采用STM32F103的内置ADC模块实现对4-20mA电流信号的精确采集。首先，将4-20mA电流信号进行合理的放大和偏置处理，使其适应STM32F103的ADC输入电压范围。然后，通过配置ADC模块的采样精度和采样速率，实现对电流信号的高精度采样。

通信模块

为了实现采集数据的远程传输，本设计采用RS485通信模块。通过配置STM32F103的串口通信功能，实现与RS485通信模块的数据交互。通过RS485差分信号传输方式，可以实现长距离、高速率的数据传输。

隔离模块

为了确保采集电路的稳定性和安全性，本设计加入了隔离模块。隔离模块通过光电耦合器和变压器等元件，实现了输入信号与输出信号之间的电气隔离。这种设计可以有效防止采集电路受到外界电磁干扰，提高系统的抗干扰能力。

电路实现及性能评估

根据上述设计原理，本文完成了4-20mA采集电路的硬件设计，并使用AD软件进行了PCB布局与布线设计。同时，通过搭建合适的测试环境和测试设备，对电路的性能进行评估。实验结果表明，本设计具有较高的采集精度和稳定性，在不同工业环境下均可正常工作。

结论

本文介绍了一种基于STM32F103的4-20mA采集电路设计与实现方案。通过精确的信号采集模块和高效的通信模块，实现了对4-20mA电流信号的采集和传输。同时，加入隔离模块提高了采集电路的稳定性和安全性。本设计可广泛应用于工业自动化领域，为工业控制系统的数据采集提供了一种可靠的解决方案。

参考资料

STMicroelectronics. STM32F103 Reference Manual.
Analog Devices. AN-1292: Low Cost, Precision 4-20mA Current Loop Transmitter Reference Design.
Texas Instruments. RS-485 Design Guide.