波器DC/DC01和第二電容C02、第三電容 C03、第四電容C04組成，輸入直流供電電源VDD，輸出雙極性電源，包括正電源端+VCC、負(fù)電 源端-VCC和公共地GND。雙路直流電壓斬波器DC/DC01型號(hào)為DCP022405D，輸入的直流供 電電源VDD是24V，輸出雙極性電源土 VCC為±5V。直流供電電源VDD與雙極性電源土 VCC 共地至公共地GND。
[0051] 所述變送器輸出電源電路由直流隔離斬波器DC/DC02和第五電容C05、第六電容 C06組成，輸入直流供電電源VDD，輸出變送器輸出電源VDDl ;直流隔離斬波器DC/DC02型 號(hào)為DCP022424,輸入的直流供電電源VDD是24V，輸出的變送器輸出電源VDDl也是24V。 變送器輸出電源地端GNDl與公共地GND不連接且相互電氣隔離。
[0052] 上述求四線制變送器電流平均值的裝置的工作原理是：
[0053] 電流輸入端接入的輸入電流有效范圍是4_20mA。判斷輸入電流是否有效的電流 閾值IREF范圍大于0mA，小于4mA ;例如，電流閾值IREF的可以取值2. 5mA。電流閾值IREF 由比較電壓閾值VREF決定，兩者之間為正比例關(guān)系。
[0054] 取樣輸出電壓與輸入電流之間為正比例關(guān)系,例如,Vi = Rli XU。取樣電阻Rll的 取值不宜超過250 Ω，例如，以Rll取值100 Ω為例，與2. 5mA電流閾值IREF相應(yīng)的比較電 壓閾值VREF等于0. 25V。
[0055] 當(dāng)某取樣支路的輸入電流大于電流閾值IREF時(shí)，其取樣輸出電壓大于比較電壓 閾值VREF，相應(yīng)的比較器輸出三極管集電極開路，繼電器線圈失電，相應(yīng)的繼電器開關(guān)斷 開；反之，當(dāng)某取樣支路的輸入電流小于電流閾值IREF時(shí)，相應(yīng)的繼電器開關(guān)導(dǎo)通。
[0056] 當(dāng)2條取樣支路的輸入電流都小于電流閾值IREF時(shí)，所有繼電器開關(guān)都導(dǎo)通，結(jié) 點(diǎn)11、結(jié)點(diǎn)21、結(jié)點(diǎn)12、結(jié)點(diǎn)22都接地。顯然，此時(shí)的反相加法電路的輸出為
[0057] YOUTI = 0 ；
[0058] 四線制電流變送電路輸出的平均值電流為
[0059] I_T = GqA。
[0060] 當(dāng)2條取樣支路中有1條取樣支路的輸入電流大于電流閾值IREF時(shí)，以只有輸入 電流Il大于電流閾值IREF為例，第一繼電器開關(guān)一 Jl 1-1、第一繼電器開關(guān)二Jl 1-2斷開， 第二繼電器開關(guān)一 J21-1、第一繼電器開關(guān)二J21-2導(dǎo)通；結(jié)點(diǎn)21、結(jié)點(diǎn)22接地。顯然，此 時(shí)的反相加法電路的輸出為 VOUTl = - (Rl 5 - R16)/(R13 - R14) · Vl =-(R15 - R16)/(R13 - R15) -Rll-Il ；
[0062] 反相比例電路的輸出為
[0063] VOUT = (R15 ~ R16)/(R13 - R14) · R02/R01 .Rll-Il ；
[0064] 電流環(huán)路發(fā)送器XTR115對(duì)輸入電流放大100倍，四線制電流變送電路輸出的平均 值電流為
[0065] IOUT = 100，（R15 - M6)/XR13 - R14)，R02/R01. im/R03 > Il。
[0066] 對(duì)于所述裝置而言，只有一個(gè)輸入電流時(shí)，輸出電流應(yīng)該與該輸入電流相等。此 時(shí)，電路參數(shù)應(yīng)該使四線制電流變送電路輸出的平均值電流IOUT等于輸入電流II。
[0067] 當(dāng)輸入電流II、輸入電流12同時(shí)大于電流閾值IREF時(shí)，所有繼電器開關(guān)都斷開， 加法器反饋電路的等效電阻值為（Ri5 - R16)/2,第一加法器輸入支路與第二加法器輸入 支路參數(shù)相同,其等效電阻值為（R13-R14),此時(shí)反相比例電路的輸出為
[0068] VOUT = (Rl5 - R16)/(R13 - RH) ? R02/R01?RU - (ii -12)/2 ；
[0069] 選擇電路參數(shù)，使四線制電流變送電路輸出的平均值電流為 [0070] IOUT = (Ii - 12)/2 ；
[0071] 四線制電流變送電路輸出的平均值電流IOUT為該2個(gè)電流輸入端輸入電流的平 均值。
[0072] 以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作 的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種求四線制變送器電流平均值的裝置，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，其特征在于： 所述電源電路的輸入為直流供電電源，輸出雙極性直流電源和變送器輸出電源；雙極 性直流電源包括有正電源端、負(fù)電源端、公共地；直流供電電源與雙極性電源共地，變送器 輸出電源地端與公共地不連接且相互電氣隔離； 所述四線制取樣電路包括第一取樣支路、第二取樣支路和比較電壓閾值電路；比較電 壓閾值電路設(shè)有比較電壓閾值端； 所述第一取樣支路由第一取樣電阻、第一電壓跟隨器、第一電壓比較器、第一繼電器線 圈、第一二極管組成；第一取樣電阻串聯(lián)在第一輸入電流回路中，第一輸入電流的流出端連 接至公共地；第一取樣電阻的第一輸入電流流入端連接至第一電壓跟隨器的輸入端，第一 電壓跟隨器的輸出端設(shè)為第一取樣電壓輸出端；第一電壓比較器的正輸入端連接至第一取 樣電壓輸出端、負(fù)輸入端連接至比較電壓閾值端；第一繼電器線圈的兩端分別連接至正電 源端和電第一壓比較器的輸出端；第一二極管的陰極、陽(yáng)極分別連接至正電源端和電第一 壓比較器的輸出端； 所述第二取樣支路由第二取樣電阻、第二電壓跟隨器、第二電壓比較器、第二繼電器線 圈、第二二極管組成；第二取樣電阻串聯(lián)在第二輸入電流回路中，第二輸入電流的流出端連 接至公共地；第二取樣電阻的第二輸入電流流入端連接至第二電壓跟隨器的輸入端，第二 電壓跟隨器的輸出端設(shè)為第二取樣電壓輸出端；第二電壓比較器的正輸入端連接至第二取 樣電壓輸出端、負(fù)輸入端連接至比較電壓閾值端；第二繼電器線圈的兩端分別連接至正電 源端和第二電壓比較器的輸出端；第二二極管的陰極、陽(yáng)極分別連接至正電源端和電第二 壓比較器的輸出端； 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，設(shè)有第一取樣電壓輸入 端、第二取樣電壓輸入端、平均值電壓輸出端； 所述反相加法電路由第一運(yùn)放、加法器輸入電路、加法器反饋電路組成； 所述加法器輸入電路包括第一加法器輸入支路和第二加法器輸入支路； 所述第一加法器輸入支路由第一輸入電阻、第二輸入電阻、第一繼電器開關(guān)一組成；第 一輸入電阻、第二輸入電阻、第一繼電器開關(guān)一的一端聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)，第一輸入電阻的另外一 端為第一取樣電壓輸入端且連接至第一取樣電壓輸出端，第二輸入電阻的另外一端連接至 第一運(yùn)放的負(fù)輸入端，第一繼電器開關(guān)一的另外一端連接至公共地； 所述第二加法器輸入支路由第三輸入電阻、第四輸入電阻、第二繼電器開關(guān)一組成；第 三輸入電阻、第四輸入電阻、第二繼電器開關(guān)一的一端聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)，第三輸入電阻的另外一 端為第二取樣電壓輸入端且連接至第二取樣電壓輸出端，第四輸入電阻的另外一端連接至 第一運(yùn)放的負(fù)輸入端，第二繼電器開關(guān)一的另外一端連接至公共地； 所述加法器反饋電路包括第一加法器反饋支路和第二加法器反饋支路； 所述第一加法器反饋支路由第一反饋電阻、第二反饋電阻、第一繼電器開關(guān)二組成；第 一反饋電阻、第二反饋電阻、第一繼電器開關(guān)二的一端聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)，第一反饋電阻的另外一 端連接至第一運(yùn)放的負(fù)輸入端，第二反饋電阻的另外一端連接至第一運(yùn)放的輸出端，第一 繼電器開關(guān)二的另外一端連接至公共地； 所述第二加法器反饋支路由第三反饋電阻、第四反饋電阻、第二繼電器開關(guān)二組成；第 三反饋電阻、第四反饋電阻、第二繼電器開關(guān)二的一端聯(lián)結(jié)為結(jié)點(diǎn)，第三反饋電阻的另外一 端連接至第一運(yùn)放的負(fù)輸入端，第四反饋電阻的另外一端連接至第一運(yùn)放的輸出端，第二 繼電器開關(guān)二的另外一端連接至公共地； 所述第一運(yùn)放的正輸入端連接至公共地； 所述第一繼電器線圈、第一繼電器開關(guān)一、第一繼電器開關(guān)二同屬第一繼電器；所述第 二繼電器線圈、第二繼電器開關(guān)一、第二繼電器開關(guān)二同屬第二繼電器； 所述反相比例電路的輸入端連接至第一運(yùn)放的輸出端、輸出端設(shè)為平均值電壓輸出 端； 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 入端連接至平均值電壓輸出端。
2. 如權(quán)利要求1所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述反相比 例電路由第二運(yùn)放、第一電阻、第二電阻組成。
3. 如權(quán)利要求1所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述第一電 壓跟隨器由第三運(yùn)放的輸出端連接至其負(fù)輸入端構(gòu)成；所述第二電壓跟隨器由第四運(yùn)放的 輸出端連接至其負(fù)輸入端構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求1所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述比較電 壓閾值電路為第一分壓電阻、第二分壓電阻組成的串聯(lián)分壓電路；比較電壓閾值端連接至 分壓輸出端，兩個(gè)分壓輸入端分別連接至正電源端和公共地。
5. 如權(quán)利要求1所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述四線制 電流變送電路由電流變送器和第一三極管、第一電容、第三電阻組成；電流變送器選擇電流 環(huán)路發(fā)送器XTR115。
6. 如權(quán)利要求1所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述第一電 壓比較器、第二電壓比較器選擇LM393。
7. 如權(quán)利要求1所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述第一繼 電器、第二繼電器都選擇歐姆龍小型繼電器G5V-2。
8. 如權(quán)利要求2所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述第一運(yùn) 放、第二運(yùn)放選擇LM358。
9. 如權(quán)利要求3所述的求四線制變送器電流平均值的裝置，其特征在于：所述第三運(yùn) 放、第四運(yùn)放選擇LM358。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種求四線制變送器電流平均值的裝置，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，設(shè)有2個(gè)電流輸入端，一個(gè)平均值電流變送輸出端。所述裝置能夠?qū)?個(gè)電流輸入端的輸入的四線制變送器電流的平均值計(jì)算出來，并從平均值電流變送輸出端輸出。所述裝置采用繼電器做控制開關(guān)，開關(guān)斷開時(shí)電阻大，導(dǎo)通時(shí)電阻小，電流平均值計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，可以用于需要計(jì)算四線制變送器輸入電流的平均值并輸出的場(chǎng)合。
【IPC分類】G05F1-56
【公開號(hào)】CN204347672
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520001813
【發(fā)明人】凌云, 陳剛, 曾紅兵
【申請(qǐng)人】湖南工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日