一種針對兩線制變送器的浮地測量電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種針對兩線制變送器的浮地測量電路。被測的兩線制變送器通過光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表A以及電阻RS與系統(tǒng)電源連接，光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接；光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3；系統(tǒng)電源包括直流電源I、直流電源II、交流電源。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過光耦隔離電路將被測兩線制變送器與示波器及其供電電源隔離，使兩線制變送器不受來自于示波器及其供電電源噪聲的影響；通過控制光耦隔離電路的參數(shù)，可以使VOUT=VIN，準(zhǔn)確的完成被測點相對于COM端的電壓測量；同時，在浮地測量時保證了操作的安全性，易于實現(xiàn)，成本較低。
【專利說明】一種針對兩線制變送器的浮地測量電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路測量領(lǐng)域，特別涉及一種針對兩線制變送器的浮地測量電路。

【背景技術(shù)】
[0002]兩線制變送器在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。一般兩線制變送器將物理量轉(zhuǎn)換成Γ20πιΑ電流輸出，同時Γ20πιΑ電流本身為變送器供電。但是由于導(dǎo)線電阻的存在，兩線制變送器的參考地電平并不等于電源系統(tǒng)的地電平，這給兩線制變送器的測量帶來難度。
[0003]所有電壓測量都是差分測量，電壓測量分參考地電平測量和浮地測量(非參考地電平測量)兩類。電壓測量時，大多數(shù)傳統(tǒng)示波器把“信號參考”端子連接到保護接地系統(tǒng)上，這樣所有應(yīng)用到示波器的信號或示波器提供的信號都會有一個公共連接點，這個公共連接點通常是示波器機箱，通過AC供電設(shè)備電源線中的第三條線接地，來保持在(或接近)零伏。浮地測量時不應(yīng)該使用傳統(tǒng)無源探頭直接在參考地電平的示波器上進行浮地測量，視流經(jīng)參考引線的電流數(shù)量，傳統(tǒng)無源探頭會開始變熱，在電流足夠高時，它會熔化斷開。浮地測量技術(shù)有隔離輸入示波器、差分探頭、電壓隔離裝置等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的狀況，本發(fā)明提供了一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，使被測兩線制變送器的浮地系統(tǒng)不受大地電性能的影響，提高使用示波器進行浮地測量的準(zhǔn)確性和安全性。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是；一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統(tǒng)電源，其特征在于:還包括光耦隔離電路，所述被測的兩線制變送器通過所述光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表A以及電阻&與系統(tǒng)電源連接，所述光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接；所述光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3 ;所述系統(tǒng)電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源；所述電壓跟隨電路包括可調(diào)電阻R7和運算放大器U2 ;所述電壓反饋回路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;所述減法電路包含電阻Rl、R2、R3、R4和運算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運算放大器Ul的2腳，另一路通過電阻R2接運算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運算放大器Ul的3腳，另一路通過電阻R4接運算放大器Ul的4腳和參考地，運算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離芯片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離芯片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調(diào)電阻R7 —端、運算放大器U2的3腳，可調(diào)電阻R7另一端接運算放大器U2的4腳及電路地，運算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+ ;所述運算放大器U1、運算放大器U2的型號為0PA2180，光耦隔離芯片U3型號為TIL300。
[0006]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過光耦隔離電路將被測兩線制變送器與示波器及其供電電源隔離，使兩線制變送器不受來自于示波器及其供電電源噪聲的影響；通過控制光耦隔離電路的參數(shù)，可以使準(zhǔn)確的完成被測點相對于(1)1端的電壓測量；同時，本發(fā)明在浮地測量時保證了操作的安全性，易于實現(xiàn)，成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明測電路連接框圖；
圖2是本發(fā)明的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0008]下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明提供的電流測量電路作進一步詳細說明。
[0009]如圖1、圖2所示，一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統(tǒng)電源，還包括光耦隔離電路，被測的兩線制變送器通過所述光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表八以及電阻民與系統(tǒng)電源連接，光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接。
[0010]光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片口3；系統(tǒng)電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源。
[0011]電壓跟隨電路包括可調(diào)電阻87和運算放大器似；電壓反饋回路包含電阻陽、電阻尺6、電容；減法電路包含電阻町、03、財和運算放大器VI。
[0012]具體電路連接為:電阻[一路接運算放大器仍的2腳，另一路通過電阻以接運算放大器VI的1腳和5腳，電阻…一路接運算放大器VI的3腳，另一路通過電阻財接運算放大器仍的4腳和參考地，運算放大器仍的6腳接電阻陽、電容的一端及光耦隔離芯片的4腳，電阻陽另一端接參考地，運算放大器VI的7腳接電容另一端、電阻尺6的一端，運算放大器VI的8腳接電源71+，光耦隔離芯片的1腳接參考地，2腳接電阻冊的另一端，3腳接電源71+，6腳接電源乂2—，5腳接可調(diào)電阻87 —端、運算放大器的3腳，可調(diào)電阻87另一端接運算放大器的4腳及電路地，運算放大器的1腳、2腳為輸出腳接電源乂2—。
[0013]運算放大器仍、運算放大器似的型號為0？八2180，光耦隔離芯片仍型號為111300.,
[0014]可調(diào)電阻87為精密可調(diào)電阻，其最大阻值為電阻85的1.5倍。
[0015]電阻81、03、財滿足1？1邙2，尺4。
[0016]直流電源I和直流電源II提供的最高電壓為487，交流電源提供2207交流電。實際應(yīng)用中直流電源I和直流電源II可選用開關(guān)電源。
[0017]實際應(yīng)用中由于電阻民的存在，乂⑽不等于1-，如果需要測量的是被測兩線制變送器的被測點電壓相對于￠:01端的電壓，若不使用隔離，直接使用示波器進行測量時，容易將外部大地的干擾引入被測兩線制變送器；若直接使用示波器進行浮地測量(即地線不與大地相連),測量時有可能損壞電路或影響人身安全。本發(fā)明采用光耦隔離電路簡便的解決了這個問題。
[0018]減法電路的輸入端分別接被測兩線制變送器的(1)1端和被測點，減法電路的輸出Vou/ = (R4/R3) * (Vin-Vcom);而Vin-Vcom是需要測量的被測兩線制變送器的被測點電壓相對于COM端的電壓，調(diào)節(jié)相應(yīng)電阻值使VOT’ =Vin-Vot。
[0019]反饋回路的作用是保持光耦隔離電路中發(fā)光二極管的亮度穩(wěn)定，跟隨器U2使Vo端的驅(qū)動能力加強；光耦隔離電路最終的輸出Vot ^ Vou/，即Vot ^ VIN-VroM。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R7的阻值，可使Vot=Vin-Vot。
[0020]運算放大器Ul、U2可以由雙路運算放大器0PA2180實現(xiàn)，U3由光耦隔離芯片TIL300實現(xiàn)；直流電源可以采用24V開關(guān)電源；通過調(diào)節(jié)以上所述電路參數(shù)，使光耦隔離電路的輸出Vott等于被測兩線制變送器的被測點電壓相對于COM端的電壓，示波器可以準(zhǔn)確的測量該電壓值，還可以測量相應(yīng)波形以及時間等參數(shù)。
[0021]測量原理
圖1中兩線制變送器為被測儀器，COM端為兩線制變送器的參考電平(浮地)，需要測量出被測點相對于COM端的電壓。光耦隔離電路的一個輸入端Vot連接兩線制變送器的COM端，光耦隔離電路的另一輸入端Vin連接兩線制變送器的被測點。直流電源I為兩線制變送器供電，也為光耦隔離電路靠近兩線制變送器的部分供電，如圖V1+、V1-所示。光耦隔離電路的輸出端Vott連接示波器的測試點CH，交流電源為示波器供電，直流電源II為光耦隔離電路的靠近示波器的部分供電，如圖V2+、V2-所示。直流電源II的V2-端與交流電源的GND (大地)連接。
[0022]兩線制變送器工作時，需要測量出被測點的相對于COM端的電壓，如果直接用示波器測量，示波器的GND端會引入來自于大地的干擾，影響測量出的被測點電壓的準(zhǔn)確性。而光耦隔離電路可以使輸出電壓與被測點的電壓相等，即Vott=Vin，而且光耦隔離芯片的使用，使兩線制變送器與大地隔離開，不受噪聲干擾。應(yīng)用光耦隔離電路以后，由于乂.=',，示波器測出Vott即為被測點相對于COM端的電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統(tǒng)電源，其特征在于:還包括光耦隔離電路，所述被測的兩線制變送器通過所述光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表A以及電阻&與系統(tǒng)電源連接，所述光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接；所述光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3 ;所述系統(tǒng)電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源； 所述電壓跟隨電路包括可調(diào)電阻R7和運算放大器U2 ;所述電壓反饋回路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;所述減法電路包含電阻R1、R2、R3、R4和運算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運算放大器Ul的2腳，另一路通過電阻R2接運算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運算放大器Ul的3腳，另一路通過電阻R4接運算放大器Ul的4腳和參考地，運算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離芯片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離芯片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調(diào)電阻R7 —端、運算放大器U2的3腳，可調(diào)電阻R7另一端接運算放大器U2的4腳及電路地，運算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+ ； 所述運算放大器U1、運算放大器U2的型號為0PA2180，光耦隔離芯片U3型號為TIL300。
【文檔編號】G01R19/00GK104374985SQ201410656637
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】劉翠翠, 陳維琨, 高明璋, 孫振民 申請人:中環(huán)天儀股份有限公司