如何选择传感器输出模式——电流输出还是电压输出?

一 背景及挑战

传感器在汽车测试系统中发挥着采集和传输信息的作用,可称之为汽车的“神经元”。

按照功能可将传感器分为压力传感器、流量传感器、温湿度传感器和电流传感器等。传感器的主要指标是精度、测量范围和响应时间等。在满足指标的情况下,通常选择更方便实现所需功能且价格更低廉的传感器。传感器的输出形式有很多种,但大多都是电流输出和电压输出这两种形式。

早期的传感器多为电压输出型,将测量信号转换为0~5V、0~10V的电压输出,属于运放直接输出。但当信号需要进行远距离传输或用于电网干扰较大的场合时,电压输出型传感器就会受到限制,并暴露出抗干扰能力差、线路损耗和精度降低等缺点。由于导线是有电阻的,根据欧姆定律,线越长电阻越大则产生的电压降就越大,从而影响测量。

二 解决方案

因此长距离的传输需要选择电流输出的传感器。相比于电压输出的传感器,电流输出的传感器抗干扰能力更好、传播距离更远,从而更加适合长距离测量,如工程机械和客车等。

电流输出型传感器的输出范围常用的有0~20mA及4~20mA两种。传感器输出的电流上限及下限,分别代表传感器所标定的额定输出值的上限与下限。其中,4~20mA是由国际电工委员会所规定的用于过程控制的模拟信号标准,以4mA作为零点可区分信号为0,是信号断开还是没有输出,因此相比于0~20mA输出,4~20mA更具优势。

IPETRONIK的多款模拟量测量模块,均可用于以上模拟量信号传感器的采集,并可从传感器中读取模拟信号,包括电流信号和电压信号,且支持对有源传感器供电。

测量所得的数据可通过标准高速CAN总线来进行传输,而专门的测试软件如IPEmotion或其他测试设备则可通过CAN总线来读取测量数据,且可在极端恶劣的环境中使用。所有通道同步采集,模块测量精度高,电压±0.15%,电流±0.5%,车载供电9~36V,且所有的测试通道完全隔离,组合灵活方便,由此可提高设备的使用效率。

(图1 测试方案)

其中,传感器可选电流或电压输出模式,需注意4~20mA测量的是电流输出的传感器,不是测电流,更不能测静态电流(或暗电流)......

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| 往期回顾

▶ 测量温度的优选模块:新型设备M-THERMO3 16

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