在變頻水供應控制系統(tǒng)中，遠程壓力表對于監(jiān)測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，對應于如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串聯(lián)一個更大的電阻并施加0-10V信號來利用。這種設置會產(chǎn)生一個適用于變頻器、可編程邏輯控制器（PLC）和其他控制設備的連續(xù)變化電壓。然而，在實際工程應用中，由于4-20mA信號具有更強的抗干擾能力，因此相較于0-10V信號更受青睞。因此，將電阻或電壓信號轉(zhuǎn)換為4-20mA信號對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發(fā)了專門的水供應信號采集板。這些板不僅適用于恒壓水供應系統(tǒng)，還可廣泛應用于各種工業(yè)場景。以下，我們探討三種轉(zhuǎn)換電路，它們作為寶貴的學習資源和參考。
一個值得注意的解決方案是由一家領先的變頻器制造商設計的水供應基板R/I轉(zhuǎn)換電路板。該板能夠有效地將遠程壓力表的電阻變化轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號，然后輸入到控制端。通過將此信號與預設的壓力值進行比較，變頻器會自動調(diào)整其輸出頻率，以確保水供應網(wǎng)絡中的壓力保持恒定。
4-20mA信號源電路本質(zhì)上是一個具有高內(nèi)阻的恒流源。無論外部負載電阻如何變化，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Vcc1水供應基板之前會通過D1和C4進行隔離和濾波。隨后，R1和TL431對Vcc1進行進一步處理，將其轉(zhuǎn)換為2.5V的參考電壓。這個電壓與TL431、運算放大器電路（包括R2、Z2和遠程壓力表的內(nèi)部電阻）以及T2電路一起，創(chuàng)建一個約4.9 mA的恒流電路。
遠程壓力表中的電阻變化被轉(zhuǎn)換為Z2電阻上的電壓變化。這個壓力信號隨后通過R3輸入到第二階段運算放大器電路（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)換為運算放大器的信號電壓輸入。這一階段具有深度負反饋（放大倍數(shù)為1），從而維持一個恒流源電路。輸出電流直接依賴于壓力表的內(nèi)部電阻。
為了增強保護，Z1和Z3是在信號輸入和輸出端嵌入的電壓保護二極管。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轉(zhuǎn)換芯片，如AD694，來簡化轉(zhuǎn)換過程。這些芯片僅需一個限流電阻和一個晶體管即可準確地將0-10V信號轉(zhuǎn)換為4-20mA。當變頻器的控制端由24V電源供電時，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算放大器電路和分立元件構(gòu)建0-10V/4-20mA信號轉(zhuǎn)換電路。然而，這種方法需要兩個電源，并且需要進行初始輸出電流調(diào)整，因此實用性較低，使用也較少。
總之，將0-10VDC轉(zhuǎn)換為4-20mA信號對于確保水供應控制系統(tǒng)中信號的穩(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現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的有效手段，滿足了各種工業(yè)應用和需求。
