一種4-20mA電流信號輸出裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種4-20mA電流信號輸出裝置，整個裝置以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護電路、電源構成。采用光電耦合器進行光電隔離有效保護了MCU相關電路，利用比較器，低通濾波，電壓跟隨的技術方法有效的保證了模擬信號的穩(wěn)定性，降低了信號干擾度，增強了電路的驅動能力，所得到的信號經4-20mA專用芯片得到了高精度、高穩(wěn)定性的4-20mA的電流信號，再通過輸出保護電路的作用，整個電流輸出的可靠性得到進一步提高。
【專利說明】—種4-20mA電流信號輸出裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型公開4-20mA電流信號輸出電路，涉及一種高精度的4_20mA電流信號輸出電路，屬于4-20mA電流輸出電子【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前儀表行業(yè)中常用到4_20mA電流輸出信號，以實際情況來看大多數(shù)電流輸出電路精度不高、穩(wěn)定性差、不能有效抑制噪聲、信號驅動能力低、沒有光耦隔離，可靠性差，已經不能滿足儀器儀表的高質量可靠運行要求。
實用新型內容
[0003]本實用新型為了克服目前大多數(shù)電流輸出電路精度不高、穩(wěn)定性差、不能有效抑制噪聲、信號驅動能力低、沒有光耦隔離，可靠性差的情況，設計一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:整個電路以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護電路、電源的連接構成，光耦隔離電路由PWM信號、光電耦合器01、限流電阻R1、電阻R2組成,MCU產生的PWM信號與光電稱合器01的3腳一個輸入端相連,光電耦合器01的2腳經限流電阻Rl接電源+3.3V,這里的電源根據MCU管腳可承受的電壓范圍而定，光電耦合器01的8腳接電源VR5V，并且與電阻R2的一個端相連，R2的另一端接到光電耦合器01的6腳，光電耦合器01的5腳接到電源VRGND ;比較器由限流電阻R3，電阻R4，運算放大器UlA組成，光電耦合器01的6腳和電阻R2的公共端連接限流電阻R3的一端，限流電阻R3的另一端連接運算放大器UlA的4腳，運算放大器UlA的2腳接電阻R4，電阻R4接專用芯片U2的I腳，運算放大器UlA的8腳接到電源VR5V，運算放大器UlA的4腳接電源VRGND，運算放大器UlA的I腳接入低通濾波電路；低通濾波電路由濾波電阻R5，濾波電容Cl組成，濾波電阻R5的一端接運算放大器UlA的I腳，另一端接濾波電容Cl，濾波電容Cl的另一端連接電源VRGND ；電壓跟隨電路由電阻R6和運算放大器UlB組成，電阻R6的一端連接濾波電阻R5，濾波電容Cl的公共端，另一端連接運算放大器UlB的5腳，運算放大器UlB的6腳與7腳相連，且7腳接入電流輸出電路；電流輸出電路由電阻R7、專用芯片U2、三極管Ql、瞬態(tài)抑制二極管D1、電容C2組成，電阻R7的一端連接運算放大器UlB的7腳，另外一端連接專用芯片U2的2腳，專用芯片U2的3腳連接電源VRGND，4腳連接瞬態(tài)抑制二極管Dl的A端，瞬態(tài)抑制二極管Dl的K端連到電源24V，電容C2與瞬態(tài)抑制二極管Dl并聯(lián)，兩段分別相連，專用芯片U2的8腳連接VR5V，7腳連接電源24V，6腳連接三極管Ql的基極，5腳接入三極管Ql的發(fā)射極，三極管Ql的集電極連到電源24V ;保護電路由雙二極管D2、D3組成，雙二極管D2的A端接到瞬態(tài)抑制二極管Dl的A端，另一端作為4_20mA的正輸出端，雙二極管D3的A端作為4-20mA的負輸出端，另外一端連接到電源的GNDl。
[0004]本實用新型采用上述技術方案的有點是:采用光電耦合器進行光電隔離有效保護了 MCU相關電路，利用比較器，低通濾波，電壓跟隨的技術方法有效的保證了模擬信號的穩(wěn)定性，降低了信號干擾度，增強了電路的驅動能力，所得到的信號經4-20mA專用芯片得到了高精度、高穩(wěn)定性的4-20mA的電流信號，再通過輸出保護電路的作用，使整個電流輸出的可靠性得到進一步提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0006]以下結合附圖對本實用新型進一步描述:
[0007]見附圖1，各個元器件型號和參數(shù)在圖中已經標出，整個電路以光耦隔離電路、t匕較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護電路、電源構成，電源給整個電路提供所需的電源。光耦隔離電路由PWM信號、光電耦合器01、限流電阻R1、電阻R2組成,MCU產生的PWM信號與光電稱合器01的3腳一個輸入端相連,光電稱合器01的2腳經限流電阻Rl接電源+3.3V,這里的電源根據MCU管腳可承受的電壓范圍而定，光電耦合器01的8腳接電源VR5V，并且與電阻R2的一個端相連，R2的另一端接到光電耦合器01的6腳，光電耦合器01的5腳接到電源VRGND ;比較器由限流電阻R3，電阻R4，運算放大器UlA組成，光電耦合器01的6腳和電阻R2的公共端連接限流電阻R3的一端，限流電阻R3的另一端連接運算放大器UlA的4腳，運算放大器UlA的2腳接電阻R4，電阻R4接專用芯片U2的I腳，運算放大器UlA的8腳接到電源VR5V，運算放大器UlA的4腳接電源VRGND，運算放大器UlA的I腳接入低通濾波電路；低通濾波電路由濾波電阻R5，濾波電容Cl組成，濾波電阻R5的一端接運算放大器UlA的I腳，另一端接濾波電容Cl，濾波電容Cl的另一端連接電源VRGND ；電壓跟隨電路由電阻R6和運算放大器UlB組成，電阻R6的一端連接濾波電阻R5，濾波電容Cl的公共端，另一端連接運算放大器UlB的5腳，運算放大器UlB的6腳與7腳相連，且7腳接入電流輸出電路；電流輸出電路由電阻R7、專用芯片U2、三極管Ql、瞬態(tài)抑制二極管D1、電容C2組成，電阻R7的一端連接運算放大器UlB的7腳，另外一端連接專用芯片U2的2腳，專用芯片U2的3腳連接電源VRGND，4腳連接瞬態(tài)抑制二極管Dl的A端，瞬態(tài)抑制二極管Dl的K端連到電源24V，電容C2與瞬態(tài)抑制二極管Dl并聯(lián)，兩段分別相連，專用芯片U2的8腳連接VR5V，7腳連接電源24V，6腳連接三極管Ql的基極，5腳接入三極管Ql的發(fā)射極，三極管Ql的集電極連到電源24V ;保護電路由雙二極管D2、D3組成，雙二極管D2的A端接到瞬態(tài)抑制二極管Dl的A端，另一端作為4-20mA的正輸出端，雙二極管D3的A端作為4-20mA的負輸出端，另外一端連接到電源的GNDl。
[0008]見附圖1，根據電路工作原理，MCU產生的高精度PWM信號經過光耦隔離得到安全信號，經比較器比較，低通濾波得到干凈的直流電壓信號，直流電壓信號經過電壓跟隨后穩(wěn)定性得到進一步的提示，在專用芯片處理后得到高精度穩(wěn)定的4-20mA信號，再由經過保護電路所起到的泄放作用，整個電路安全性得到提高。
【權利要求】
1.一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:整個裝置以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護電路、電源構成，電源給整個電路提供所需的電源。
2.根據權利要求1所述的一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:所述的光耦隔離電路由PWM信號、光電耦合器Ol、限流電阻Rl、電阻R2組成，MCT產生的PWM信號與光電耦合器01的3腳一個輸入端相連，光電耦合器01的2腳經限流電阻Rl接電源+3.3V,這里的電源根據MCU管腳可承受的電壓范圍而定，光電耦合器01的8腳接電源VR5V，并且與電阻R2的一個端相連,R2的另一端接到光電稱合器01的6腳,光電稱合器01的5腳接到電源VRGND。
3.根據權利要求1所述的一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:所述的比較器由限流電阻R3，電阻R4，運算放大器UlA組成，光電耦合器01的6腳和電阻R2的公共端連接限流電阻R3的一端，限流電阻R3的另一端連接運算放大器UlA的4腳，運算放大器UlA的2腳接電阻R4，電阻R4接專用芯片U2的I腳，運算放大器UlA的8腳接到電源VR5V，運算放大器UlA的4腳接電源VRGND，運算放大器UlA的I腳接入低通濾波電路。
4.根據權利要求1所述的一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:所述的低通濾波電路由濾波電阻R5，濾波電容Cl組成，濾波電阻R5的一端接運算放大器UlA的I腳，另一端接濾波電容Cl，濾波電容Cl的另一端連接電源VRGND ;電壓跟隨電路由電阻R6和運算放大器UlB組成，電阻R6的一端連接濾波電阻R5，濾波電容Cl的公共端，另一端連接運算放大器UlB的5腳，運算放大器UlB的6腳與7腳相連，且7腳接入電流輸出電路。
5.根據權利要求1所述的一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:所述的電流輸出電路由電阻R7、專用芯片U2、三極管Ql、瞬態(tài)抑制二極管D1、電容C2組成，電阻R7的一端連接運算放大器UlB的7腳，另外一端連接專用芯片U2的2腳，專用芯片U2的3腳連接電源VRGND，4腳連接瞬態(tài)抑制二極管Dl的A端，瞬態(tài)抑制二極管Dl的K端連到電源24V，電容C2與瞬態(tài)抑制二極管Dl并聯(lián)，兩段分別相連，專用芯片U2的8腳連接VR5V，7腳連接電源24V，6腳連接三極管Ql的基極，5腳接入三極管Ql的發(fā)射極，三極管Ql的集電極連到電源24V。
6.根據權利要求1所述的一種4-20mA電流信號輸出裝置，其特征在于:所述的保護電路由雙二極管D2、D3組成，雙二極管D2的A端接到瞬態(tài)抑制二極管Dl的A端，另一端作為4-20mA的正輸出端,雙二極管D3的A端作為4_20mA的負輸出端，另外一端連接到電源的GNDl0
【文檔編號】G01D5/12GK204154314SQ201420454522
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權日:2014年8月13日
【發(fā)明者】王曉輝, 孫旭熹, 張鋒 申請人:上海華建電力設備股份有限公司