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4-20ma模拟量无线传输有哪些方案

时间:2020-03-23 11:18 来源:电工之家

 模拟量的传输受很多因素的影响,首先是设备,设备受干扰能力怎么样?其次是线路,线路的抗干扰能力,屏蔽效果如何,线路上其他设备的干扰,最后就是接受信号设备的抗干扰能力,有的人认为外国的价钱高就是好,其实有些时候,国产的质量也很好,价格还很实惠。

4-20mA是工业上常用的标准电流信号,但是电流信号是模拟量信号,模拟信号要转化为无线传输需要首先转换为数字量信号。题目要求抗干扰能力强、传输距离远,而且是无线传输。传输距离在无线传输方案的确定中起着主导性的因素。猜测题目针对的应该是矿用、井下环境。
1 模拟量转化为数字量输出
这一部分的内容较为简单,由于4-20mA是标准的信号,处理起来比较容易。可以考虑两种方案。第一种方案是AD采样,电流信号经过一个精密的采样电阻可以转化为电压信号,如100Ω的精密电阻,可以转化为(0.4-2)V的电压信号,单片机采集该信号即可转化为数字量信号。第二种方案,可以采用现成的(4-20)mA/RS485信号转换器。后期只需要将R485接口的数据转化为无线信号即可。
2 无线传输方案的选择:蓝牙、Zigbee、Wifi
题目要求传输距离远,但是具体多远?适用在哪种工况环境?如果只是十几米百米左右的距离且地面空旷可以选择蓝牙传输、Zigbee传输或者wifi传输。从传输距离上来讲:wifi>Zigbee>蓝牙,从传输速率上来讲:wifi>蓝牙>Zigbee,从功耗上来说wifi>蓝牙>Zigbee。其中Wifi和Zigbee都是可以组网的,这在工业控制中非常占有优势。而蓝牙适合点对点连接。因为4-20mA是工业上常用的信号,所以wifi和Zigbee的优势要大于蓝牙。对于WiFi和蓝牙的对比,需要具体参考现场环境。
4-20ma模拟量无线传输有哪些方案
如果传输距离在公里级别,可以考虑Lora,这是一种低功耗的无线局域网标准,传输距离可以达到数公里,在同功耗的条件下,其传输距离要远远大于其他射频通信的传输距离。是否能适用题目要求,还是要看工况环境。
2 无线传输方案的选择:4G通讯
说到移动通讯,我们首先想到的就是打电话,现在5G技术迅猛发展,尤其是华为推出了5G工业模组MH5000,但是从成本而言5G的方案需要慎重考虑,不过可以考虑4/3/2G。除了打电话、移动上网,移动通讯在工业环境中发展的也非常成熟。各大运营商所推广的互联网卡就是主要应用在工业环境中的。所以,可以考虑4G的方案。模拟电流信号转化为数字量信号后被单片机采集,单片机通过UART和4G模块连接,再将所采集到的信号发送给4G模组,即可起到信号远传的作用。但是这个方案适用于有移动基站的地方,只要有基站,距离不是问题。所以,在地面环境当中可以考虑,但是如果是矿井之下,就不一定适用了。
现在技术的问题不大,主要看需求和工况环境,如果是地面上无线信号传输,可以根据距离和工况选择蓝牙、wifi、Zigbee、Lora以及4G等传输方式。如果是煤矿井下环境的话,则需要考虑工况环境,如果井下装有矿用基站,则匹配基站即可。
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