專利名稱：一種基于模擬量通道倍增裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種基于模擬量通道倍增裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中控制卡件、現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)所用的模擬信號(hào)大部分是通用4 20mA的電流信號(hào)，此信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，已經(jīng)成為電流型儀表設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。在大型的控制系統(tǒng)中，針對(duì)頻繁出現(xiàn)模擬信號(hào)實(shí)行倍增技術(shù)，單通道模擬量信號(hào)輸入輸出會(huì)使系統(tǒng)變得非常復(fù)雜，為此增加了信號(hào)的處理的靈活性，減少了儀表設(shè)備的數(shù)量是非常重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在單通道模擬量信號(hào)輸入輸出會(huì)使所需設(shè)備繁多復(fù)雜化的問題，提出了一種基于模擬量通道 倍增裝置，實(shí)現(xiàn)一個(gè)通道可以轉(zhuǎn)換為多個(gè)通道高精度隔離輸出。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于模擬量通道倍增裝置，包括輸入采樣電路，放大運(yùn)算電路，光電隔離倍增電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路和供電電路，輸入采樣電路采集模擬信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出經(jīng)放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大，放大運(yùn)算電路將信號(hào)放大后送入光電隔離倍增電路，光電隔離倍增電路內(nèi)通過數(shù)個(gè)線性光耦隔離耦合到數(shù)個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路，各個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路均輸出4 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，供電電路給各個(gè)電路供電。所述輸入米樣電路分三路輸入模擬信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)4 20mA電流信號(hào)直接接米樣電阻轉(zhuǎn)換為米樣電壓送放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大后輸出I 5V的中間電壓值；輸入模擬信號(hào)為有零點(diǎn)的O 20mA電流信號(hào)直接接采樣電阻轉(zhuǎn)換為采樣電壓后，接負(fù)電源偏置電路后再送放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大后輸出I 5V的中間電壓值；輸入模擬信號(hào)為電壓信號(hào)直接接負(fù)電源偏置電路后再送放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大后輸出I 5V的中間電壓值。所述放大運(yùn)算電路輸出的I 5V的中間電壓值送入光電隔離倍增電路，光電隔離倍增電路經(jīng)光電隔離后再經(jīng)過并聯(lián)的數(shù)個(gè)線性光耦隔離耦合到各路輸出驅(qū)動(dòng)電路。所述供電電路包括一個(gè)24V-12V的電源為輸入部分有源器件供電，數(shù)個(gè)24V-15V電源分別為數(shù)個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路供電。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明基于模擬量通道倍增裝置，統(tǒng)一了模擬量信號(hào)的輸出，不僅4 20mA電流信號(hào)可以高精度輸出，O 20mA、0 2. 5V都可以轉(zhuǎn)換為高精度的4 20mA電流輸出；再者，一個(gè)通道可以轉(zhuǎn)換為多個(gè)通道高精度隔離輸出，且轉(zhuǎn)換精度非常高，可以達(dá)到O. 1%，不僅減少了控制系統(tǒng)空間布局，且節(jié)省了儀表，節(jié)省了費(fèi)用，統(tǒng)一了信號(hào)，方便了控制。


圖1為本發(fā)明基于模擬量通道倍增裝置結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本發(fā)明基于模擬量通道倍增裝置中輸入采樣電路及放大運(yùn)算電路 圖3為本發(fā)明基于模擬量通道倍增裝置中光電隔離倍增電路 圖4為本發(fā)明基于模擬量通道倍增裝置中輸出驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示基于模擬量通道倍增裝置結(jié)構(gòu)示意框圖，包括輸入采樣電路1，放大運(yùn)算電路2，光電隔離倍增電路3和輸出驅(qū)動(dòng)電路4，以及整個(gè)裝置的供電電路，其中一個(gè)24V-12V的電源為輸入部分有源器件供電，四個(gè)24V-15V電源分別為四個(gè)通道的有源器件供電，這樣整個(gè)裝置做到了輸入和輸出隔離，輸出每路之間隔離。輸入采樣電路1:當(dāng)輸入電流信號(hào)(4 20mA)時(shí)，通過采樣精密電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；當(dāng)輸入電壓信號(hào)時(shí)，直接放大輸出，最終電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電壓信號(hào)。光電隔離倍增電路3 :把統(tǒng)一的電壓信號(hào)通過線性光耦隔離，耦合到輸出通路。輸出驅(qū)動(dòng)電路4:光耦隔離后的每一路電壓信號(hào)，通過運(yùn)算放大器，穩(wěn)定到輸出精密電路的兩端，通過場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)輸出電流模擬信號(hào)。輸入采樣電路I及放大運(yùn)算電路2如圖2所示，當(dāng)輸入信號(hào)為4 20mA電流信號(hào)開關(guān)J2閉合，輸入電流信號(hào)通過125歐姆采樣精密電阻R03，轉(zhuǎn)換為采樣電壓O. 5V 2. 5V,然后經(jīng)過運(yùn)算放大器，轉(zhuǎn)換為I 5V的中間電壓值；當(dāng)輸入信號(hào)為O 20mA電流信號(hào)開關(guān)J2斷開，輸入電流信號(hào)通過125歐姆采樣精密電阻R03，轉(zhuǎn)換為采樣電壓O V 2. 5V，且加上負(fù)電源偏置電路，然后經(jīng)過運(yùn)算放大器，轉(zhuǎn)換為I 5V的中間電壓值；當(dāng)輸入信號(hào)為O 2. 5V電壓信號(hào)開關(guān)Jl閉合，開關(guān)J2斷開,輸入電壓信號(hào)直接加上負(fù)電源偏置電路，然后經(jīng)過運(yùn)算放大器，轉(zhuǎn)換為I 5V的中間電壓值。光電隔離倍增電路3如圖3所示，前端轉(zhuǎn)換好的中間電壓I 5V電壓變化量，經(jīng)過精密電阻R2 (100K)，在線性`光偶中產(chǎn)生10 50uA的電流Ipdl，二極管的發(fā)光在光偶內(nèi)部次級(jí)產(chǎn)生隔離的線性電流Ipd2，二者之比為1:1，放大器起到反饋穩(wěn)定的作用，隔離后的電流Ipd2通過精密電阻R12(50K)，還原到O. 5 2. 5的電壓變化量，所用期間都是低溫漂，精密電阻和一個(gè)可微調(diào)的精密電位器一起來調(diào)整轉(zhuǎn)換電壓的精確性。這樣類似的電路可以多個(gè)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)多通道的模擬通道倍增，且每個(gè)通道的集成芯片電源都是獨(dú)立的。輸出驅(qū)動(dòng)電路4如圖4所示，上述轉(zhuǎn)換后的電壓差VOUTI，通過運(yùn)算放大器輸出反饋到輸出的精密電阻RlO (125 Ω )兩端，當(dāng)外面有負(fù)載時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通輸出4 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，每路負(fù)載電阻可以達(dá)到800歐姆。輸出電流為四路相互隔離的相同的電流信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種基于模擬量通道倍增裝置，其特征在于，包括輸入采樣電路，放大運(yùn)算電路，光電隔離倍增電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路和供電電路，輸入采樣電路采集模擬信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出經(jīng)放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大，放大運(yùn)算電路將信號(hào)放大后送入光電隔離倍增電路，光電隔離倍增電路內(nèi)通過數(shù)個(gè)線性光耦隔離耦合到數(shù)個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路，各個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路均輸出4 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，供電電路給各個(gè)電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模擬量通道倍增裝置，其特征在于，所述輸入采樣電路分三路輸入模擬信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)4 20mA電流信號(hào)直接接采樣電阻轉(zhuǎn)換為采樣電壓送放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大后輸出I 5V的中間電壓值；輸入模擬信號(hào)為有零點(diǎn)的O 20mA電流信號(hào)直接接采樣電阻轉(zhuǎn)換為采樣電壓后，接負(fù)電源偏置電路后再送放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大后輸出I 5V的中間電壓值；輸入模擬信號(hào)為電壓信號(hào)直接接負(fù)電源偏置電路后再送放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大后輸出I 5V的中間電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于模擬量通道倍增裝置，其特征在于，所述放大運(yùn)算電路輸出的I 5V的中間電壓值送入光電隔離倍增電路，光電隔離倍增電路經(jīng)光電隔離后再經(jīng)過并聯(lián)的數(shù)個(gè)線性光耦隔離耦合到各路輸出驅(qū)動(dòng)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模擬量通道倍增裝置，其特征在于，所述供電電路包括一個(gè)24V-12V的電源為輸入部分有源器件供電，數(shù)個(gè)24V-15V電源分別為數(shù)個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于模擬量通道倍增裝置，包括輸入采樣電路，放大運(yùn)算電路，光電隔離倍增電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路，輸入采樣電路采集模擬信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出經(jīng)放大運(yùn)算電路進(jìn)行放大，放大運(yùn)算電路將信號(hào)放大后送入數(shù)個(gè)并聯(lián)的光電隔離倍增電路中的一個(gè)光電隔離倍增電路，光電隔離倍增電路輸出到輸出驅(qū)動(dòng)電路，輸出驅(qū)動(dòng)電路輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。統(tǒng)一了模擬量信號(hào)的輸出，4～20mA、0～20mA、0～2.5V都可以轉(zhuǎn)換為高精度的4～20mA電流輸出；一個(gè)通道可以轉(zhuǎn)換為多個(gè)通道高精度隔離輸出，且轉(zhuǎn)換精度非常高，可以達(dá)到0.1%，不僅減少了控制系統(tǒng)空間布局，且節(jié)省了儀表，節(jié)省了費(fèi)用，統(tǒng)一了信號(hào)，方便了控制。
文檔編號(hào)H03K19/14GK103066992SQ20131000409
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者董金偉, 楊振榮, 徐墩瀛, 史瑛杰 申請(qǐng)人:上海自動(dòng)化儀表股份有限公司