物联网连接是一个热门话题，但它并不是一个新想法，除了“互联网”方面。几十年来，工业和一些商业应用一直将各种
传感器和
换能器连接到基于计算机的数据采集和控制系统，而物联网正在扩大这些端点的范围和数量。
物理传输信号及其数据的方式有多种选择；一些方法需要少的信号调节，而其他方法更适合完全调节和数字化的信号。选项包括有线连接（例如使用 RS-423/485 的连接）以及无线连接（例如 Zigbee、蓝牙、Wi-Fi 和许多专有方法）。
所有这些物联网点都有一个共同点：它们显然需要电力才能运行。这可以通过能量收集（例如太阳能、振动、热能和射频）或长寿命
电池获得；10 年是一个非常容易达到的寿命，使用以低占空比、低睡眠电流和合适的电池运行的系统。
具有讽刺意味的是，有一种较旧的有线替代方案可以解决电源问题：自供电 20 mA 电流环路接口（图 1）。人们很容易认为这个简单、古老的界面几乎已经过时，不推荐用于新设计，但事实并非如此。事实上，IC 供应商仍在为这个环路发布功能更强大的接口 IC 版本。
图 1 自供电电流环的设计是简单和技术简洁的缩影，这是其优势之一。（）例如，今年早些时候，Maxim Integrated 推出了 MAX12900 ，这是一款超低功耗、高度集成的模拟前端 (AFE)，适用于 4–20 mA 传感器发射器（图 2）。它包括许多额外的功能和特性，但其是允许通过 2 线 4–20 mA 电流环路接收电源和传输数据。主要限制是传感器及其调节功能消耗的电流不超过 3–4 mA，在这种情况下，将需要外部传感器电源和更多电线，从而抵消了自供电布置的优势。
图 2 MAX12900 是一款相对较新的功能丰富的产品，针对这种非常古老的传感器接口方法：自供电电流环路。（）当前循环的一些背景知识将提供一些上下文和观点，说明为什么这个接口仍在新设计中使用，而不仅仅是传统安装。多年来，随着控制系统在 1930 年代和 1950 年代之间从基于气动的实现方式转变为基于电气的实现方式，常见的接口是 0-20 mA 电流环路，也称为 4-20 mA 环路。
这个概念简单而有效：感兴趣的信号，无论是来自传感器还是效应器传感器，都使用 4 mA 表示信号值，使用 20 mA 表示信号值。虽然初用于模拟信号，但环路没有任何控制协议，因此可用于表示数字信号而不是模拟信号，具有的格式结构（如果有的话）。几十年前，由于信号调理电路及其 A/D 和 D/A
转换器大大降低了它们的功率需求，因此使用几 mA 的可用“”功率来操作该电路变得切实可行。
电流环路，无论是否自供电，都在工业环境中提供了一些主要优势。作为与 RS-423/485 等电压接口不同的低阻抗回路，它相对不受 EMI 影响，这在该环境中是一个主要优势。此外，由于电流下降到易于识别的 0 mA，它还有一个完整的、的方式让系统知道电线断了（常见的故障模式）。，作为每个端点一个环路的互连，它非常容易安装、标记、跟踪和故障排除。
缺点是随着单个回路数量的增加，电线和安装工作的成本不断增加，而且需要为每个回路提供一个电流源，该电流源可以提供从几伏到大约 24 VDC 的任何地方。如果多个环路分布在不同的位置，则可能需要电流隔离以避免接地环路问题。
毫无疑问，古老的自供电电流环路仍然占有一席之地。与大多数工程决策一样，没有简单、单一的“正确”选择，而是在每种情况下只有一个“”解决方案，诚然需要权衡和妥协。尽管如此，不要急于采用、的方法，因为一个古老的、长期存在的方法可能仍然是一个不错的选择。
您是否曾将 20 mA 自供电回路用于传感器？您是否曾尝试过使用更复杂的接口，如 Zigbee 或 Wi-Fi，甚至是经典的 RS-422/485，却只能恢复到当前环路？
