基于STM32的电流小信号采集系统设计与实现

2021-10-13吴旷通讯作者周虎成

电子制作 2021年19期

吴旷（通讯作者），周虎成

（1.周口师范学院机械与电气工程学院，河南周口，466001；2.周口师范学院物理与电信工程学院，河南周口，466001）

0 引言

在现代工业现场，较短距离下的信号传送通常使用集成运放调理后以电压的形式完成传送，而为了确保安全，较长距离的传送要求是广泛存在的，此时采用电压信号进行传送将会面临以下三个问题：第一，电压信号极易受到传输线噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降，影响信号采集精度；第三，在工业现场难以满足放大器的工作电压要求[1]。故此在工业现场，为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

基于此需求本文提出了一种高线性度的4～20mA的电流采集电路，通过STM32控制器实现信号调零，故障报警，以及采集信息显示等功能。

1 系统整体设计

本系统主要以高线性度的电流采集模块，STM32最小系统，HMI模块，电源模块组成。通过电流采集模块将4～20mA电流信号变换为0～3.3V电压信号传送给STM32的片上ADC[2]，同时将STM32的片上DAC输出连接至电流采集模块进行调零[3]，由STM32将采集到的信号通过UART接口传输至HMI模块显示，电源模块将交流220V处理为系统所需的直流24V、3.3V及±5V电压[4]。本系统的框架如图1所示。