基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，屬于壓力變送器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

壓力變送器是工業(yè)常見的壓力測量儀表，以其可以實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳的特點，被越來越多的工業(yè)場合所應(yīng)用。壓力變送器一般由壓力傳感器以及變送輸出電路組成，變送輸出電路為壓力傳感器提供工作所需要的電源，同時將壓力傳感器輸出的信號進(jìn)行處理，并輸出相對應(yīng)的4~20mA電流信號。

在現(xiàn)有技術(shù)的壓力變送器中，壓力傳感器一般采用電流供電型壓力傳感器，即在變送輸出電路中設(shè)置為壓力傳感器供電的恒流源電路，但是這種變送輸出無法與電壓供電型的壓力傳感器配套使用，而現(xiàn)有技術(shù)中與電壓供電型壓力傳感器配合使用的變送輸出電路較少，在一定程度上限制了電壓供電型壓力傳感器的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與電壓供電型壓力傳感器相匹配，大大增加了電壓供電型壓力傳感器應(yīng)用場合的基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，包括壓力傳感器，其特征在于：壓力傳感器為電壓供電型，設(shè)置有供電模塊、信號處理模塊、電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊，供電模塊包括基準(zhǔn)電壓源和恒壓源，供電電源連接基準(zhǔn)電壓源的供電輸入端，基準(zhǔn)電壓源的供電輸出端連接恒壓源的供電輸入端，恒壓源的供電輸出端連接壓力傳感器的供電輸入端，壓力傳感器的供電輸出端接入信號處理模塊的信號輸入端，信號處理模塊的信號輸出端連接電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端，電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端輸出變送信號。

優(yōu)選的，還設(shè)置有與信號處理模塊相連的零位調(diào)節(jié)模塊和滿度調(diào)節(jié)模塊，基準(zhǔn)電壓源的輸出端連接零位調(diào)節(jié)模塊。

優(yōu)選的，還設(shè)置有反向及過壓保護模塊，供電電源通過反向及過壓保護模塊接入所述的基準(zhǔn)電壓源和電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的供電輸入端。

優(yōu)選的，所述的恒壓源包括型號為LM258的集成運算放大器U1A以及電阻R1~R2，集成運算放大器U1A的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓源輸出端輸出的電壓信號，其反相輸入端通過電阻R1接地，電阻R2并聯(lián)在其反相輸入端和輸出端之間。

優(yōu)選的，所述的滿度調(diào)節(jié)模塊包括電阻R3~R5、電容C2~C4以及電位器W2，壓力傳感器的輸出負(fù)極串聯(lián)電阻R3之后同時并聯(lián)電容C2~C3的一端以及信號處理模塊-IN端；壓力傳感器的輸出正極串聯(lián)電阻R4之后同時并聯(lián)電容C4的一端、電容C3的另一端以及信號處理模塊+IN端，電容C2和電容C4的另一端接地，電阻R5和電位器W2串聯(lián)后連接在信號處理模塊的兩個RG端之間。

優(yōu)選的，所述的信號處理模塊采用型號為INA826的儀表放大器。

優(yōu)選的，所述的基準(zhǔn)電壓源包括型號為ADR02的集成芯片U3以及電容C7~C10，電容C7~C8并聯(lián)在集成芯片U3的輸出端與接地端之間，電容C9~C10并聯(lián)在集成芯片U3的輸入端與接地端之間。

優(yōu)選的，所述的零位調(diào)節(jié)模塊包括電位器W1和電阻R7，基準(zhǔn)電壓源的輸出端輸出的電壓信號后串聯(lián)電位器W1和電阻R7后并聯(lián)在信號處理模塊的信號輸出端。

優(yōu)選的，所述的電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊包括集成運算放大器U1B、電阻R8~R10和三極管Q1，集成運算放大器U1B的同相輸入端和電阻R8的一端同時并聯(lián)信號處理模塊的輸出端，電阻R8的另一端接電阻R10的一端，電阻R10的另一端同時并聯(lián)接地端以及三極管Q1的發(fā)射極，集成運算放大器U1B的反相輸入端接地，集成運算放大器U1B的輸出端串聯(lián)電阻R9連接三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極連接所述的供電電源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果是：

1、本基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，與電壓供電型壓力傳感器相匹配，大大增加了電壓供電型壓力傳感器應(yīng)用場合。

2、通過設(shè)置零位調(diào)節(jié)模塊，有助于當(dāng)壓力傳感器所受壓力為量程下限時調(diào)節(jié)輸出信號為4mA。

3、通過設(shè)置滿度調(diào)節(jié)模塊，有助于當(dāng)壓力傳感器所受壓力為量程上限時調(diào)節(jié)輸出信號為20mA。

4、通過設(shè)置反向及過壓保護模塊，當(dāng)供電電源電壓過大或反接時提供保護，避免了因供電電源電壓過大或反接時對元件造成損壞。

附圖說明

圖1為基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路原理方框圖。

圖2為基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路電路原理圖。

具體實施方式

圖1~2是本實用新型的最佳實施例，下面結(jié)合附圖1~2對本實用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，包括：反向及過壓保護模塊、電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、恒壓源、信號處理模塊、零位調(diào)節(jié)模塊以及滿度調(diào)節(jié)模塊。

供電電源通過反向及過壓保護模塊分別連接基準(zhǔn)電壓源和電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊相連，為基準(zhǔn)電壓源和電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行供電。基準(zhǔn)電壓源的輸出端與恒壓源的輸入端相連，為恒壓源提供工作電源，恒壓源的電壓輸出端與壓力傳感器的供電輸入端相連。壓力傳感器的信號輸出端接入信號處理模塊的信號輸入端，還設(shè)置有與信號處理模塊相連的零位調(diào)節(jié)模塊和滿度調(diào)節(jié)模塊，用于對信號處理模塊的輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，零位調(diào)節(jié)模塊同樣由基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行供電。信號處理模塊的輸出端連接電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端輸出標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA電流信號。

如圖2所示，電阻R11~R14表示壓力傳感器中的惠斯通電橋，施加壓力時電橋各橋壁電阻值發(fā)生變化，其中A端和B端分別為輸出負(fù)極和輸出正極，C端和D端分別為供電負(fù)極和供電正極，其中C端接地，D端接入上述的恒壓源。

在恒壓源電路中，包括型號為LM258的集成運算放大器U1A、電阻R1~R2以及電容C1，集成運算放大器U1A的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓源輸出端輸出的5V電壓信號，其反相輸入端通過電阻R1接地，電阻R2并聯(lián)在其反相輸入端和輸出端之間。

壓力傳感器的A端和B端分別接入上述信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊包括型號為INA826的儀表放大器U2，壓力傳感器的A端串聯(lián)電阻R3之后同時并聯(lián)電容C2~C3的一端以及儀表放大器U2的-IN端；壓力傳感器的B端串聯(lián)電阻R4之后同時并聯(lián)電容C4的一端、電容C3的另一端以及儀表放大器U2的+IN端，電容C2和電容C4的另一端接地。在儀表放大器U2的兩個RG端之間串聯(lián)有電阻R5和電位器W2，電阻R3~R5、電容C2~C4以及電位器W2組成上述的滿度調(diào)節(jié)模塊，滿度調(diào)節(jié)模塊用于當(dāng)壓力傳感器所受壓力為量程上限時調(diào)節(jié)輸出信號為20mA。儀表放大器U2的輸出端串聯(lián)電阻R6后同時并聯(lián)零位調(diào)節(jié)模塊和電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊。

零位調(diào)節(jié)模塊包括電位器W1和電阻R7，電位器W1的2腳連接電阻R6，電位器W1的1腳串聯(lián)電阻R7之后接入基準(zhǔn)電壓源輸出端輸出的5V電壓信號。零位調(diào)節(jié)模塊用于當(dāng)壓力傳感器所受壓力為量程下限時調(diào)節(jié)輸出信號為4mA。

電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊包括集成運算放大器U1B、電阻R8~R10和三極管Q1，集成運算放大器U1B的同相輸入端和電阻R8的一端同時連接電阻R6。電阻R8的另一端接電阻R10的一端，電阻R10的另一端同時并聯(lián)接地端以及三極管Q1的發(fā)射極。集成運算放大器U1B的反相輸入端接地，集成運算放大器U1B的輸出端串聯(lián)電阻R9連接三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極連接電源電壓VLOOP。集成運算放大器U1B采用低功耗雙運算放大器LM258。

基準(zhǔn)電壓源包括型號為ADR02的集成芯片U3以及電容C7~C10，電容C7~C8并聯(lián)在集成芯片U3的輸出端與接地端之間，電容C9~C10并聯(lián)在集成芯片U3的輸入端與接地端之間，集成芯片U3的輸入端接入電源電壓VLOOP。

反向及過壓保護模塊包括二極管D1以及型號為SMBJ28CA的穩(wěn)壓管D2。電源Vcc正極經(jīng)二極管D1后并聯(lián)磁珠FB1的一端以及穩(wěn)壓管D2的一端，電源Vcc的負(fù)極同時并聯(lián)磁珠FB2的一端以及穩(wěn)壓管D2的另一端，磁珠FB1~FB2的另一端之間并聯(lián)電容C11，磁珠FB1的另一端即輸出上述的電源電壓VLOOP，磁珠FB2的另一端同時并聯(lián)上述的電阻R8和電阻R10。二極管D1為電源反向保護，當(dāng)電源Vcc反向接入時，由于二極管的單向?qū)щ娦允沟枚O管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，避免了電源Vcc反向接入對電路的損壞，從而起到反向保護作用。穩(wěn)壓管D2提供電源過壓保護，當(dāng)電源Vcc高于額定值上限時，利用穩(wěn)壓管D2的反向擊穿穩(wěn)壓的原理使電源Vcc穩(wěn)定在額定值上，從而起到過壓保護作用。電源Vcc的輸入端同時為電流信號的輸出端。

具體工作過程及工作原理如下：

待測壓力作用到壓力傳感器上，恒壓源電路為壓力傳感器供電，壓力傳感器輸出的信號經(jīng)過儀表放大器U2處理后得到標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)殡娏餍盘?，電流信號?jīng)三極管Q1的發(fā)射極輸出。在校準(zhǔn)過程中，通過調(diào)節(jié)電位器W1~W2使得壓力傳感器所受的壓力為壓力下限和壓力上限時其輸出分別為4mA和20mA。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。