在變頻水供應(yīng)控制系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程壓力表對(duì)于監(jiān)測(cè)和維持恒定的壓力水平至關(guān)重要。這些壓力表通常表現(xiàn)出100至500歐姆的電阻值范圍，對(duì)應(yīng)于如0-10 MPa的連續(xù)壓力范圍。傳統(tǒng)上，這種可變電阻可以通過(guò)串聯(lián)一個(gè)更大的電阻并施加0-10V信號(hào)來(lái)利用。這種設(shè)置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)適用于變頻器、可編程邏輯控制器（PLC）和其他控制設(shè)備的連續(xù)變化電壓。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于4-20mA信號(hào)具有更強(qiáng)的抗干擾能力，因此相較于0-10V信號(hào)更受青睞。因此，將電阻或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)對(duì)于可靠的傳輸和控制變得至關(guān)重要。
為了滿足這一需求，多家變頻器制造商開(kāi)發(fā)了專門的水供應(yīng)信號(hào)采集板。這些板不僅適用于恒壓水供應(yīng)系統(tǒng)，還可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)場(chǎng)景。以下，我們探討三種轉(zhuǎn)換電路，它們作為寶貴的學(xué)習(xí)資源和參考。
一個(gè)值得注意的解決方案是由一家領(lǐng)先的變頻器制造商設(shè)計(jì)的水供應(yīng)基板R/I轉(zhuǎn)換電路板。該板能夠有效地將遠(yuǎn)程壓力表的電阻變化轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號(hào)，然后輸入到控制端。通過(guò)將此信號(hào)與預(yù)設(shè)的壓力值進(jìn)行比較，變頻器會(huì)自動(dòng)調(diào)整其輸出頻率，以確保水供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的壓力保持恒定。
4-20mA信號(hào)源電路本質(zhì)上是一個(gè)具有高內(nèi)阻的恒流源。無(wú)論外部負(fù)載電阻如何變化，輸出電流都保持不變。在該電路中，T2和T3構(gòu)成兩個(gè)恒流源電路：T2作為“固定”恒流源，而T3作為“可變”恒流源。
電路由CPU主板提供的12V DC電壓供電，該電壓在到達(dá)Vcc1水供應(yīng)基板之前會(huì)通過(guò)D1和C4進(jìn)行隔離和濾波。隨后，R1和TL431對(duì)Vcc1進(jìn)行進(jìn)一步處理，將其轉(zhuǎn)換為2.5V的參考電壓。這個(gè)電壓與TL431、運(yùn)算放大器電路（包括R2、Z2和遠(yuǎn)程壓力表的內(nèi)部電阻）以及T2電路一起，創(chuàng)建一個(gè)約4.9 mA的恒流電路。
遠(yuǎn)程壓力表中的電阻變化被轉(zhuǎn)換為Z2電阻上的電壓變化。這個(gè)壓力信號(hào)隨后通過(guò)R3輸入到第二階段運(yùn)算放大器電路（引腳5和6）。T3電路形成“可變”恒流源，其中壓力表的內(nèi)部電阻變化被轉(zhuǎn)換為運(yùn)算放大器的信號(hào)電壓輸入。這一階段具有深度負(fù)反饋（放大倍數(shù)為1），從而維持一個(gè)恒流源電路。輸出電流直接依賴于壓力表的內(nèi)部電阻。
為了增強(qiáng)保護(hù)，Z1和Z3是在信號(hào)輸入和輸出端嵌入的電壓保護(hù)二極管。通常，變頻器電流輸入端的內(nèi)部電阻為250歐姆。
另一種選擇是使用專用的信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片，如AD694，來(lái)簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換過(guò)程。這些芯片僅需一個(gè)限流電阻和一個(gè)晶體管即可準(zhǔn)確地將0-10V信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA。當(dāng)變頻器的控制端由24V電源供電時(shí)，這些芯片表現(xiàn)出優(yōu)異的抗干擾性能。
第三種方案是使用運(yùn)算放大器電路和分立元件構(gòu)建0-10V/4-20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。然而，這種方法需要兩個(gè)電源，并且需要進(jìn)行初始輸出電流調(diào)整，因此實(shí)用性較低，使用也較少。
總之，將0-10VDC轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)對(duì)于確保水供應(yīng)控制系統(tǒng)中信號(hào)的穩(wěn)健傳輸和抗干擾至關(guān)重要。所描述的電路和解決方案提供了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的有效手段，滿足了各種工業(yè)應(yīng)用和需求。
