專利名稱：4-20mA電流變送器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種用作工 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控的4-20mA電流變送器電路。
背景技術(shù)：
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，模擬電流輸出可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)，如果采集的信號(hào)經(jīng)調(diào)理后是電壓信號(hào)并且進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題第一，由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào)，傳輸線會(huì)很容易就受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降；第三，在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問(wèn)題；為了解決上述問(wèn)題和避開(kāi)相關(guān)噪聲的影響，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大量采用電流來(lái)傳輸信號(hào)，采用電流信號(hào)不容易受干擾；上限取20mA是因?yàn)榉辣螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯，而低于4mA用于各種故障的報(bào)警下限；只所以沒(méi)有取OmA的原因是為了能檢測(cè)斷線，正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為O ;目前主要有兩種解決方案I)交流變送器，可以直接將主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4_20mA恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置，軟啟動(dòng)器銷售價(jià)格低，利潤(rùn)薄，使得這一方案的性價(jià)比顯得不是太高；2)集成芯片方案，ADI公司提供一種電流環(huán)變送器驅(qū)動(dòng)芯片，如AD694?？梢詫⑤斎氲碾妷恨D(zhuǎn)換為電流輸出；這種芯片對(duì)開(kāi)發(fā)4-20mA電流來(lái)說(shuō)是極大的好消息，缺點(diǎn)價(jià)格也非常高，不適合批量生產(chǎn)，這就限制了這個(gè)方案的可行性；以上方案由于價(jià)格高等因素，限制了在異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器之類低成本電氣設(shè)備中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出的是一種4_20mA電流變送器電路，其目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能優(yōu)良、便于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是包括輸入電路、電平變換電路、反相電路、電流變送電路，其中輸入電路中的第一運(yùn)算放大器
Q4的信號(hào)輸出端通過(guò)第三電阻爲(wèi)連接電平變換電路中的第二運(yùn)算放大器O為的反相輸入端，第二運(yùn)算放大器O為的信號(hào)輸出端通過(guò)第六電阻4連接反相電路中的第三運(yùn)算放大器04的反相輸入端，第三運(yùn)算放大器0為的信號(hào)輸出端通過(guò)第八電阻連接電流變送電路中的第四運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能優(yōu)良，具體產(chǎn)品實(shí)施中，只需要一塊四運(yùn)算放大器集成電路，以及少量的小功率電阻和一個(gè)三極管即可，便于實(shí)現(xiàn)。
附圖I是4-20mA電流變送器電路的電路原理圖。附圖2是4_20mA電流變送器電路的輸入輸出仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的電路連接結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)照附圖1，其結(jié)構(gòu)是包括輸入電路、電平變換電路、反相電路、電流變送電路，其
中輸入電路中的第一運(yùn)算放大器0為的信號(hào)輸出端通過(guò)第三電阻連接電平變換電路中的第二運(yùn)算放大器O為的反相輸入端，第二運(yùn)算放大器M的信號(hào)輸出端通過(guò)第六電阻~連接反相電路中的第三運(yùn)算放大器0為的反相輸入端，第三運(yùn)算放大器04的信號(hào)輸出端通過(guò)第八電阻~連接電流變送電路中的第四運(yùn)算放大器0為的同相輸入端。 所述的輸入電路包括第一電阻為、第二電阻·^、第一運(yùn)算放大器0為，第一電阻巧的一端連接+5V電源，第一電阻巧的另一端連接第二電阻的一端，并與第一運(yùn)算放大器CM1的同相輸入端相連,第二電阻為的另一端與地相連，第一運(yùn)算放大器04的反相輸入端連接輸出端。電平轉(zhuǎn)換電路包括第三電阻乓、第四電阻矣、第五電阻馬和第二運(yùn)算放大器O為，第三電阻乓的一端連接第一運(yùn)算放大器04的輸出端，第三電阻馬的另一端連接第四電阻4的一端，第五電阻乓的一端連接第二運(yùn)算放大器0為的反相輸入端，第五電阻”的另一端連接輸入端，第四電阻乙的另一端連接第二運(yùn)算放大器0為的輸出端，第二運(yùn)算放大器0為的同相輸入端連接地。反相電路包括第六電「且\第七電阻為和第三運(yùn)算放大器0為，第六電阻盡的一端連接第二運(yùn)算放大器O為的輸出端，第六電阻芩的另一端連接第三運(yùn)算放大器0為的反相輸入端和第七電阻馬的一端，第七電阻的另一端連接第三運(yùn)算放大器04的輸出端，第三運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端連接地。電流變送電路包括第八電阻^、第九電阻馬、第十電阻4、第i^一電阻A11、第十二電阻、第十三電阻為3、第十四電阻及》、第四運(yùn)算放大器04、NPN三極管T1,其中第八電阻^的一端連接第三運(yùn)算放大器04的輸出端，第八電阻鳥(niǎo)的另一端連接第四運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端，第四運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端連接第十四電阻為4的一端，第四運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端連接第九電阻在的一端，第九電阻為的另一端連接地，第十電阻苧。的一端連接第四運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端，第十電阻巧。的另一端連接第十二電阻A12的一端,第四運(yùn)算放大器0為的輸出端連接第^ 電阻為I的一端,第^ 電阻為i的另一端連接晶體三極管？I的基極，晶體三極管$的集電極連接+5V電源，晶體三極管巧的發(fā)射極連接第十二電阻的一端，第十二電阻的另一端與第十三電阻為3、第
十四電阻的一端相連接為變送器的輸出端，第十三電阻的另一端接地。變送器電路中運(yùn)算放大器供電電源為正負(fù)12V直流電。
實(shí)施例為簡(jiǎn)化分析，現(xiàn)對(duì)電路中的各種變量進(jìn)行定義設(shè)第一電阻乓和第二電阻 之間的電壓為^，第一運(yùn)算放大器QA的輸出電壓為Us,第三運(yùn)算放大器0為輸出電壓為R ，第四運(yùn)算放大器Qi4同相輸入端電壓為％ ,第四運(yùn)算放大器O為反相輸入端電壓為t/3,第四運(yùn)算放大器Q4輸出電壓為％,第十電阻及10和第十二電阻Ru之間的電壓為υ ,第
十二電阻Rn和第十三電阻Rn之間的電壓為Ih ,變送器輸出電流為第十三電阻Rn上的電流。由為、為串聯(lián)分壓得
權(quán)利要求1.4-20mA電流變送器電路，其特征是包括輸入電路、電平變換電路、反相電路、電流變送電路，其中輸入電路中的第一運(yùn)算放大器(OA1)的信號(hào)輸出端通過(guò)第三電阻(〔)連接電平變換電路中的第二運(yùn)算放大器(0為)的反相輸入端，第二運(yùn)算放大器(0為)的信號(hào)輸出端通過(guò)第六電阻(^ )連接反相電路中的第三運(yùn)算放大器(04 )的反相輸入端，第三運(yùn)算放大器(Q4 )的信號(hào)輸出端通過(guò)第八電阻(盡)連接電流變送電路中的第四運(yùn)算放大器(CM4)的同相輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-20mA電流變送器電路，其特征是所述的輸入電路包括第一電阻(巧)、第二電阻(慫)、第一運(yùn)算放大器(0為)，第一電阻(S)的一端連接+5V電源，第一電阻(巧)的另一端連接第二電阻(^ )的一端，并與第一運(yùn)算放大器(^4)的同相輸入端相連，第二電阻(乓)的另一端與地相連，第一運(yùn)算放大器(Q4)的反相輸入端連接輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-20mA電流變送器電路，其特征是電平轉(zhuǎn)換電路包括第三電阻(乓)、第四電阻(矣)、第五電阻()和第二運(yùn)算放大器(0為)，第三電阻(I )的一端連接第一運(yùn)算放大器(0為)的輸出端，第三電阻(乓)的的另一端連接第四電阻(矣)的一端，第五電阻(為)的一端連接第二運(yùn)算放大器(Q4)的反相輸入端，第五電阻(為)的另一端連接輸入端，第四電阻(A)的另一端連接第二運(yùn)算放大器(Q4)的輸出端，第二運(yùn)算放大器(0為)的同相輸入端連接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-20mA電流變送器電路，其特征是反相電路包括第六電阻(盡)、第七電阻(盡)和第三運(yùn)算放大器(04 )，第六電阻(在)的一端連接第二運(yùn)算放大器(04)的輸出端，第六電阻(在)的另一端連接第三運(yùn)算放大器(O為)的反相輸入端和第七電阻(乓)的一端，第七電阻(盡)的另一端連接第三運(yùn)算放大器(0為)的輸出端，第三運(yùn)算放大器(0為)的同相輸入端連接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-20mA電流變送器電路，其特征是電流變送電路包括第八電阻(慫)、第九電阻(巧)、第十電阻(i 1Q)、第i^一電阻(馬0、第十二電阻(^2 )、第十三電阻( )、第十四電阻( )、第四運(yùn)算放大器(Q4)、npn三極管(T1),其中第八電阻( )的一端連接第三運(yùn)算放大器(Q4)的輸出端，第八電阻( )的另一端連接第四運(yùn)算放大器(O為)的同相輸入端，第四運(yùn)算放大器(O為)的同相輸入端連接第十四電阻(為4)的一端，第四運(yùn)算放大器(04)的反相輸入端連接第九電阻(盡)的一端，第九電阻(乓)的另一端連接地，第十電阻(為。)的一端連接第四運(yùn)算放大器(0為)的反相輸入端，第十電阻(Λ1())的另一端連接第十二電阻)的一端，第四運(yùn)算放大器(04)的輸出端連接第十一電阻(為I)的一端，第十一電阻(*^11)的另一端連接晶體二極管($)的基極，晶體二極管($ )的集電極連接+5V電源，晶體三極管( 1)的發(fā)射極連接第十二電阻(苧2 )的一端，第十二電阻(i 12)的另一端與第十三電阻(為3)、第十四電阻(Λ )的一端相連接為變送器的輸出端，第十三電阻(巧3)的另 一端接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種4-20mA電流變送器電路，其特征是包括輸入電路、電平變換電路、反相電路、電流變送電路，其中輸入電路中的第一運(yùn)算放大器()的信號(hào)輸出端通過(guò)第三電阻()連接電平變換電路中的第二運(yùn)算放大器()的反相輸入端，第二運(yùn)算放大器()的信號(hào)輸出端通過(guò)第六電阻()連接反相電路中的第三運(yùn)算放大器()的反相輸入端，第三運(yùn)算放大器()的信號(hào)輸出端通過(guò)第八電阻()連接電流變送電路中的第四運(yùn)算放大器()的同相輸入端。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能優(yōu)良，具體產(chǎn)品實(shí)施中，只需要一塊四運(yùn)算放大器集成電路，以及少量的小功率電阻和一個(gè)三極管即可，便于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01R15/14GK202533482SQ20122006046
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者嚴(yán)垚, 尹祥順, 李軍民, 王宏華, 陳一中 申請(qǐng)人:揚(yáng)中市豐順電器有限公司, 河海大學(xué)