4-20mA 센서 MCU에 연결하기

산업용에서 사용하는 센서들은 출력으로 4-20mA 전류출력을 많이 사용합니다.

전압출력을 사용하는 센서들도 있지만, 전류출력을 사용하는 이유는 장점이 있기 때문입니다.

센서의 아날로그 출력값을 전압으로 받게된다면, 거리가 멀어질수록 전압강하가 일어나게 됩니다.

따라서 0~5V 출력이라고 했을때 0~4.xx V 이런식으로 떨어져서 값의 정확도가 떨어집니다.

하지만 전류값을 출력으로 받게 된다면, 이런 걱정을 할 필요가 없습니다.

또한 0~20mA가 아니라 4~20mA를 사용하는 이유는 센서값의 출력 유무, 

와이어의 단절등을 파악할 수있습니다.

최저값이 0mA가 아닌 4mA를 사용함으로써, 센서의 정상작동 유무를 확인할 수 있습니다.

그렇다면, 이 센서들을 MCU에서 사용하려면 어떻게 해야 할까요?

보통의 MCU에는 ADC pin이 있습니다.

하지만 ADC는 전압을 디지털값으로 변환해주는 역할을 합니다.

따라서 전류를 전압으로 변환해줘야 합니다.

<circuits4you.com>

위 그림을 보시면 250옴을 통해서 ADC핀으로 연결을 하였습니다.

센서의 출력이 4mA~20mA이므로 최대값인 20mA를 5V로 맞추면

5/20mA=250옴이 나옵니다.

4mA일때는 1V가 나오게 되어, 1V~5V에 대한 값을 가집니다.

센서값이 0%일때 1V, 100%일때 5V이므로

((ADC출력값-204)*100)/(1024-204)= 센서값이 나오게 됩니다.

(1024는 아두이노 ADC가 10bit라서이고, 204는 1V일때의 ADC값입니다.)

만약 입출력이 3.3V인 MCU를 사용한다면 저항값을 조정해 줘야합니다.

3.3/20mA=165옴이 나옵니다.