ADC采集值计算

单片机ADC检测4-20mA电路，以及计算方法

1、手里有一个4-20mA输出的液位传感器，测量范围是0m到10m。单片机要做的就是采集到这个信号，而且计算出当前的水位深度。下面给大家一个参考。

2、4-20mA信号在工业上是非常常见的一种信号，应用在各种传感器的输出上，突出优点就是抗干扰能力强，大家都知道，串联电路中，电流处处相等，那么信号线再长（比如几十米）也不用担心内阻问题导致的压降了。我们只需要检测电流大小即可，单片机检测的和传感器发射的一定是相等的电流。

3、单片机有一个12Bit的高精度ADC，能够精确检测0V到3.3V的电压（这里的3.3V指的是ADC电路的参考电压，一般在单片机电路上设计）。也就是说，如果外部有一个电压是0V到3.3V之间变化的，那么单片机就可以把它转化为数字0到数字4096之间，而且这个关系是线性的。实际电路如下：

4、传感器只需要根据正负极，接到连接器P15上即可。当传感器接好后，会有4到20mA的电流，流过电阻R39，那么对应的电阻上面的电压变化范围就是

传感器量程	传感器输出	ADC采集值
0m	4mA	775
10m	20mA	3696

 

 

 

　　4~20mA模拟量转换的公式为：‌(adc_data-ADC_MIN)/(ADC_MAX-ADC_MIN)×(20mA-4mA)+4mA‌。这个公式在工业自动化和过程控制领域非常常用，因为它能将各种输入信号（如电压、电阻等）转换为4~20mA的电流信号，从而实现远距离传输和精确控制。

　　水位胜读转换公式：(adc_data-ADC_MIN)/(ADC_MAX-ADC_MIN)×(10m-0m)+0m

　　原理简述：

‌　　　　输入信号‌adc_data：代表待转换的物理量对应的电信号值。
‌　　　　最小值ADC_MIN与最大值‌ADC_MAX：定义了输入信号的范围，是转换公式中的重要参数。
‌　　　　20mA-4mA‌：表示4~20mA电流信号的范围，是转换后的电流信号能够表示的物理量的范围。
‌　　　　+4mA‌：确保转换后的电流信号始终在4mA以上，避免了信号为零时可能引起的误判。
　　应用示例：
　　假设我们有一个0~5V的电压信号需要转换为4~20mA的电流信号，那么可以按照以下步骤进行：

　　确定输入信号的最小值和最大值，这里最小值为0V，最大值为5V。
　　将输入信号代入转换公式：(输入电压-0V)/(5V-0V)×(20mA-4mA)+4mA。
　　假设输入电压为2.5V，则转换后的电流信号为：(2.5V-0V)/(5V-0V)×(20mA-4mA)+4mA=12mA。

#define ADC_MIN        775            //ADC最小值        即4mA对应的的ADC值为775
#define ADC_MAX      3695        //ADC终点值        即20mA对应的ADC值为3695

//模拟量数据
typedef struct ADC_DataTypeDef
{
　　float adc_value_1;//ADC1
　　float adc_value_2;//ADC2
　　float adc_value_3;//ADC3
}ADC_DataTypeDef;


ADC_DataTypeDef ADC_DataStruct; //ADC采集

/************************************************************************************************
  * @ 函 数 名：EQUIP_SensorDataParsing
  * @ 功能说明：液位和负压传感器数据处理
  * @ 参    数：无
  * @ 返 回 值：无
************************************************************************************************/
static void EQUIP_SensorDataParsing(void)
{
    static uint8_t collect_count;        //采集计数
    
    static uint32_t adc_2_data_accumulated;//adc2多次采样求平均值
    static uint32_t adc_3_data_accumulated;//adc3多次采样求平均值
    
    if (collect_count < 20)//采集20次求平均值
    {
        adc_2_data_accumulated = adc_2_data_accumulated + adc_2_data;
        adc_3_data_accumulated = adc_3_data_accumulated + adc_3_data;
        
        collect_count++;
    }
    else
    {    
        if (adc_2_data_accumulated/20 >= ADC_MIN)
        {
            ADC_DataStruct.adc_value_2 = (float)(adc_2_data_accumulated/20 - ADC_MIN)/(ADC_MAX - ADC_MIN)*(10-0);//液位传感器取值范围0~10米
        }
        else
        {
            ADC_DataStruct.adc_value_2 = 0;
        }
        
        if (adc_3_data_accumulated/20 >= ADC_MIN)
        {
            ADC_DataStruct.adc_value_3 = (float)(adc_3_data_accumulated/20 - ADC_MIN)/(ADC_MAX - ADC_MIN)*(-100-0);//压力传感器取值范围-100~0KPa
        }
        else
        {
            ADC_DataStruct.adc_value_3 = 0;
        }


        adc_2_data_accumulated = 0;
        adc_3_data_accumulated = 0;
        
        collect_count=0;
    }
}