一種自適應(yīng)四線制變送器電流平均值電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種變送器輸出信號(hào)處理電路，尤其是一種自適應(yīng)四線制變送器 電流平均值電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在很多情況下，同一參數(shù)測(cè)量的結(jié)果需要使用多點(diǎn)測(cè)量值的平均值。當(dāng)測(cè)量系統(tǒng) 的傳感器輸入通道數(shù)量不夠，特別是測(cè)量系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初是使用單個(gè)參數(shù)測(cè)量變送器進(jìn)行 參數(shù)測(cè)量與變送，需要增加參數(shù)測(cè)量變送器的數(shù)量，改成使用多點(diǎn)測(cè)量值的平均值方案時(shí)， 測(cè)量系統(tǒng)將面臨需要重新設(shè)計(jì)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的是為多點(diǎn)測(cè)量電流值的平均值計(jì)算提供一種解決方案，即能夠 自動(dòng)判斷計(jì)算多個(gè)變送器輸入電流的平均值并輸出的電路。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種自適應(yīng)四線制變送器電流平均值電 路，由四線制取樣電路、平均值計(jì)算電路、四線制電流變送電路、電源電路組成。
[0005] 所述電源電路的輸入是直流供電電源，輸出雙極性直流電源和變送器輸出電源； 直流供電電源的負(fù)端為公共地；雙極性直流電源與直流供電電源共地；變送器輸出電源地 端與公共地不連接且相互電氣隔離。
[0006] 所述四線制取樣電路共有4條取樣支路，包括取樣支路1 一 4 ;還包括有比較電壓 閾值電路，比較電壓閾值電路設(shè)有比較電壓閾值端。
[0007] 每條取樣支路設(shè)有1個(gè)電流輸入端。
[0008] 取樣支路1由取樣電阻R1、運(yùn)放F11、運(yùn)放F12組成；取樣電阻Rl串聯(lián)在輸入電流 Il回路中；取樣電阻Rl的輸入電流Il流出端連接至公共地；運(yùn)放Fll的負(fù)輸入端與輸出 端連接，構(gòu)成跟隨器；取樣電阻Rl的輸入電流Il流入端連接至運(yùn)放Fll的正輸入端，運(yùn)放 Fll的輸出端設(shè)為取樣電壓輸出端Vl ;運(yùn)放F12是比較器，其正輸入端連接至比較電壓閾值 端，負(fù)輸入端連接至取樣電壓輸出端VI，輸出端設(shè)為開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端SW1。
[0009] 取樣支路2設(shè)有電流輸入端12,由取樣電阻R2、運(yùn)放F21、運(yùn)放F22組成；取樣支路 3設(shè)有電流輸入端13，由取樣電阻R3、運(yùn)放F31、運(yùn)放F32組成；取樣支路4設(shè)有電流輸入端 14,由取樣電阻R4、運(yùn)放F41、運(yùn)放F42組成；所述取樣支路2 - 4的結(jié)構(gòu)與參數(shù)與所述取樣 支路1相同；取樣支路2 - 4分別設(shè)有電流輸入端12 - 14和取樣電壓輸出端V2 - V4、開(kāi) 關(guān)控制信號(hào)輸出端SW2 - SW4。
[0010] 所述平均值計(jì)算電路由和反相加法電路、反相比例電路組成。
[0011] 所述反相加法電路由運(yùn)放ΗΠ 、加法器輸入電路、加法器反饋電路組成。
[0012] 所述加法器輸入電路共有4條加法器輸入支路，包括加法器輸入支路1 一 4。加法 器輸入支路1由電阻R11、電阻R12、可控開(kāi)關(guān)SWll組成；電阻R11、電阻R12、可控開(kāi)關(guān)SWll 的一端（A)聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)11，電阻Rll的另外一端連接至取樣電壓輸出端VI，電阻R12的另 外一端連接至運(yùn)放H)1的負(fù)輸入端，可控開(kāi)關(guān)SWll的另外一端（B)連接至公共地；可控開(kāi) 關(guān)SWll的控制端（C)連接至開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端SWl。
[0013] 加法器輸入支路2由電阻R21、電阻R22、可控開(kāi)關(guān)SW21組成；加法器輸入支路3 由電阻R31、電阻R32、可控開(kāi)關(guān)SW31組成；加法器輸入支路4由電阻R41、電阻R42、可控開(kāi) 關(guān)SW41組成；所述加法器輸入支路2 - 4的結(jié)構(gòu)與參數(shù)與所述加法器輸入支路1相同。
[0014] 所述加法器反饋電路共有4條加法器反饋支路，包括加法器反饋支路1 一 4。加法 器反饋支路1由電阻R13、電阻R14、可控開(kāi)關(guān)SW12組成；電阻R13、電阻R14、可控開(kāi)關(guān)SW12 的一端（A)聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)12,電阻R13的另外一端連接至運(yùn)放R)1的負(fù)輸入端，電阻R14的另 外一端連接至運(yùn)放ΗΠ 的輸出端，可控開(kāi)關(guān)SW12的另外一端（B)連接至公共地；可控開(kāi)關(guān) SW12的控制端（C)連接至開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端SWl。
[0015] 加法器反饋支路2由電阻R23、電阻R24、可控開(kāi)關(guān)SW22組成；加法器反饋支路3 由電阻R33、電阻R34、可控開(kāi)關(guān)SW32組成；加法器反饋支路4由電阻R43、電阻R44、可控開(kāi) 關(guān)SW42組成；所述加法器反饋支路2 - 4的結(jié)構(gòu)與加法器反饋支路1相同。
[0016] 所述運(yùn)放R)1的正輸入端連接至公共地。
[0017] 所述反相比例電路由比例運(yùn)放H)2、電阻ROl、電阻R02組成。
[0018] 所述反相比例電路的輸入端連接至運(yùn)放ΗΠ 的輸出端、輸出端設(shè)為平均值電壓輸 出端。
[0019] 所述四線制電流變送電路設(shè)有變送電壓輸入端和平均值電流變送輸出端，變送電 壓輸入端VIN連接至反相比例電路的平均值電壓輸出端。四線制電流變送電路由電流變送 器和三極管V01、電容C01、電阻R03組成，電流變送器選擇電流環(huán)路發(fā)送器XTR117。
[0020] 所述比較電壓閾值電路為電位器，比較電壓閾值端連接至電位器的移動(dòng)端，電位 器的兩個(gè)固定端分別連接至雙極性直流電源的正電源端和公共地。
[0021] 所述可控開(kāi)關(guān)SWll - SW41、可控開(kāi)關(guān)SW12 - SW42都選擇CMOS器件⑶4016中的 獨(dú)立模擬開(kāi)關(guān)，所有CD4016都由雙極性直流電源供電。
[0022] 所述運(yùn)放F12 - F42都選擇軌到軌輸出器件，具體型號(hào)是ICL7621 ;所述ICL7621 都由雙極性直流電源供電。
[0023] 所述運(yùn)放Fll - F41、運(yùn)放R)l、運(yùn)放F02都選擇LM358,所述LM358都由雙極性直 流電源供電。
[0024] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：需要計(jì)算平均值的四線制變送器電 流可以是2 - 4個(gè)，可以任意選擇輸入端接入；所述電路能夠直接輸出多個(gè)變送器電流的平 均值；當(dāng)有輸入變送器電流環(huán)路開(kāi)路時(shí)，所述電路能夠自動(dòng)計(jì)算剩余有效工作的變送器電 流的平均值。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026] 圖2為本實(shí)用新型的四線制取樣電路圖。
[0027] 圖3為本實(shí)用新型的平均值計(jì)算電路圖。
[0028] 圖4為本實(shí)用新型的四線制電流變送電路圖。
[0029] 圖5為本實(shí)用新型的電源電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施 方式不限于此。
[0031] 本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，一種自適應(yīng)四線制變送器電流平均值電路， 由四線制取樣電路、平均值計(jì)算電路、四線制電流變送電路組成。
[0032] 四線制取樣電路如圖2所示。
[0033] 四線制取樣電路共有4條取樣支路，每條取樣支路設(shè)有1個(gè)電流輸入端，每個(gè)電流 輸入端都可以接入1個(gè)變送器電流環(huán)路。電流輸入端接入電流的有效范圍是4-20mA。所述 四線制取樣電路共有4個(gè)電流輸入端，即所述裝置有4個(gè)電流輸入端。
[0034] 四線制取樣電路還包括有比較電壓閾值電路，比較電壓閾值電路設(shè)有比較電壓閾 值端VREF。
[0035] 取樣支路1由取樣電阻R1、運(yùn)放F11、運(yùn)放F12組成；取樣電阻Rl串聯(lián)在輸入電流 Il回路中，其電流Il流出端連接至公共地；運(yùn)放Fll的負(fù)輸入端與輸出端連接，構(gòu)成跟隨 器；取樣電阻Rl的電流Il流入端連接至運(yùn)放Fll的正輸入端，運(yùn)放Fll的輸出端設(shè)為取樣 電壓輸出端V1 ;運(yùn)放F12是比較器，其正輸入端連接至比較電壓閾值端VREF，負(fù)輸入端連接 至取樣電壓輸出端VI，輸出端設(shè)為開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端SWl ;運(yùn)放F11、運(yùn)放F12由雙極性 直流電源供電。
[0036] 所述取樣支路2設(shè)有電流輸入端12,由取樣電阻R2、運(yùn)放F21、運(yùn)放F22組成；所 述取樣支路3設(shè)有電流輸入端13,由取樣電阻R3、運(yùn)放F31、運(yùn)放F32組成；所述取樣支路 4設(shè)有電流輸入端14,由取樣電阻R4、運(yùn)放F41、運(yùn)放F42組成；取樣支路2 - 4的結(jié)構(gòu)與 參數(shù)與取樣支路1相同。取樣支路2 - 4分別設(shè)有電流輸入端12 - 14和取樣電壓輸出端 V2 - V4、開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端SW2 - SW4。
[0037] 平均值計(jì)算電路如圖3所示。
[0038] 平均值計(jì)算電路由和反相加法電路、反相比例電路組成。
[0039] 反相加法電路由運(yùn)放R)l、加法器輸入電路、加法器反饋電路組成。
[0040] 加法器輸入電路共有4條加法器輸入支路。加法器輸入支路1由電阻Rll、電阻 R12、可控開(kāi)關(guān)SWll組成；電阻R11、電阻R12、可控開(kāi)關(guān)SWll的一端（A)聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)11，電 阻Rll的另外一端連接至取樣電壓輸出端VI，電阻R12的另外一端連接至運(yùn)放R)1的負(fù)輸 入端，可控開(kāi)關(guān)SWll的另外一端（B)連接至公共地；可控開(kāi)關(guān)SWll的控制端（C)連接至開(kāi) 關(guān)控制信號(hào)輸出端SWl。
[0041] 加法器輸入支路2由電阻R21、電阻R22、可控開(kāi)關(guān)SW21組成；加法器輸入支路3 由電阻R31、電阻R32、可控開(kāi)關(guān)SW31組成；加法器輸入支路4由電阻R41、電阻R42、可控開(kāi) 關(guān)SW41組成；所述加法器輸入支路2 - 4的結(jié)構(gòu)與所述加法器輸入支路1相同。
[0042] 加法器反饋電路共有4條加法器反饋支路。加法器反饋支路1由電阻R13、電阻 R14、可控開(kāi)關(guān)SW12組成；電阻R13、電阻R14、可控開(kāi)關(guān)SW12的一端（A)聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)12,電 阻R13的另外一端連接至運(yùn)放R)1的負(fù)輸入端，電阻R14的另外一端連接至運(yùn)放R)1的輸 出端，可控開(kāi)關(guān)SW12的另外一端（B)連接至公共地；可控開(kāi)關(guān)SW12的控制端（C)連接至開(kāi) 關(guān)控制信號(hào)輸出端SWl。
[0043] 加法器反饋支路2由電阻R23、電阻R24、可控開(kāi)關(guān)SW22組成；加法器反饋支路3 由電阻R33、電阻R34、可控開(kāi)關(guān)SW32組成；加法器反饋支路4由電阻R43、電阻R44、可控開(kāi) 關(guān)SW42組成；所述加法器反饋支路2 - 4的結(jié)構(gòu)與加法器反饋支路1相同。
[0044] 運(yùn)放R)1的正輸入端連接至公共地。
[0045] 反相比例電路由比例運(yùn)放R)2、電阻R01、電阻R02組成，其輸入端連接至運(yùn)放R)1 的輸出端、輸出端設(shè)為平均值電壓輸出端VOUT。
[0046] 運(yùn)放R)l、運(yùn)放R)2由雙極性直流電源供電。運(yùn)放R)l、運(yùn)放F02選擇LM358。
[0047] 四線制電流變送電路設(shè)有變送電壓輸入端VIN和平均值電流變送輸出端IOUT，變 送電壓輸入端VIN連接至平均值電壓輸出端VOUT。
[0048] 四線制電流變送電路如圖4所示，由電流變送器XTROl和三極管VOl、電容C