本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)明一種實現(xiàn)8路4-20ma電流模擬信號分線輸出。

背景技術(shù)：

一般儀器儀表信號的電流范圍為4-20ma，如傳感和測量應(yīng)用等產(chǎn)品。在規(guī)?；虿⑿谢幚淼碾娐废到y(tǒng)中，該范圍信號的分線裝置有著極大的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：采用16位精度ad/da轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)8路4-20ma電流信號的分線裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明由8路4-20ma模擬信號ad轉(zhuǎn)換模塊、mcu控制模塊、多路da轉(zhuǎn)換輸出模塊三大模塊構(gòu)成。信號處理步驟如下：

s1、在輸入模擬信號ad轉(zhuǎn)換模塊，使用ad7689芯片同時采集8路4-20ma模擬信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入stm32核心的控制模塊；

s2、根據(jù)分線數(shù)目的需求，mcu將采集到的每一路數(shù)字信號傳給相應(yīng)的dac轉(zhuǎn)換輸出模塊；

s3、da轉(zhuǎn)換輸出模塊將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬信號，完成分線需求。

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：分線設(shè)計通過ad、da轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，ad/da芯片采用16位精度轉(zhuǎn)換芯片，具有極高的精度范圍；采用的ad7689芯片能實現(xiàn)同時對8路4-20ma模擬信號采集。

附圖說明

圖1是本方案的整體模塊框圖；

圖2是輸入信號opa4317緩沖電路圖；

圖3是ad7689芯片及外圍電路圖；

圖4是dac161p997da轉(zhuǎn)換輸出信號圖；

圖5是stm32f407v控制電路圖；

圖6是lm2596為核心的供電模塊電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實例用于說明本發(fā)明。

本發(fā)明采用ad7689、stm32f407v、dac161p997等主要芯片實現(xiàn)對4-20ma電流信號的分線裝置。

圖1所示為8路模擬信號一分二的分線裝置總框圖。mcu_4-20ma.schdoc為stm32核心的控制模塊，adc4-20ma.schdoc為ad7689為核心的8路4-20ma信號ad采樣模塊，channel_1、channel_2、...、channel_8為dac161p997為核心的da轉(zhuǎn)換輸出模塊，每個channel對應(yīng)一路4-20ma輸入信號，用兩片dac芯片分線輸出2路信號。

圖1中的adc4-20ma.schdoc模塊詳細(xì)電路由圖2和圖3組成。如圖2所示，待分線的8路4-20ma輸入信號（p1a、p2a、...、p8a）經(jīng)opa4317精密放大器緩沖輸出后（ch0、ch1、...、ch7），再經(jīng)ad7689的采樣，此電路實現(xiàn)與ad7689芯片的阻抗匹配功能，同時電路已做好相應(yīng)的防反接保護(hù)及去耦功能。圖3為ad7689模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采樣電路圖，opa4317緩沖后的信號（接口ch0、ch1、...、ch7）經(jīng)ad7689采樣，并將采樣數(shù)據(jù)傳輸給stm32為核心的控制模塊（傳輸接口adc_sdo、adc_sck、adc_sdi、adc_cnv)，電路附有靜電防護(hù)功能。

圖1中的channel_1.schdoc模塊詳細(xì)電路圖由圖4所示，其它channel模塊由同樣電路構(gòu)成。如圖4所示，ch1_t1提供需da轉(zhuǎn)換的輸入數(shù)字信號、ch1_r1為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的反饋信號，輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)字信號經(jīng)pc8171光耦電氣隔離，dac芯片由tps79801線性穩(wěn)壓器電路進(jìn)行額外供電，以dac161p997-dac實現(xiàn)4-20ma信號的發(fā)送調(diào)制。p1_o1、p2_o1即為分線輸出的4-20ma模擬信號的輸出針腳。

圖1中的mcu_4-20ma.schdoc控制模塊的電路圖如圖5所示。mcu_pd(0:9)、mcu_pe(8:15)、mcu_pb(0，1，10:15)共32接口完成將8路輸入信號的一分二16路分線輸出。電路額外設(shè)計調(diào)試電路及232電平轉(zhuǎn)換電路。

各個模塊芯片的3.3v供電統(tǒng)一由圖6所示的供電模塊供電，整體裝置需要24v供電。

由以上實施例可以看出，本方案通過ad、da的轉(zhuǎn)換過程完成8路4-20ma的一分二分線輸出。分線的數(shù)目根據(jù)需求，再不超出引腳數(shù)目的情況下，可以分線成任意數(shù)目。ad、da芯片采用16位精度的轉(zhuǎn)換芯片，能滿足大部分儀器的精度需求。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬電子電路領(lǐng)域，公開了一種8路4-20mA電流模擬信號分線系統(tǒng)，該裝置由三大模塊組成：8路4-20mA模擬信號AD轉(zhuǎn)換模塊，MCU邏輯控制模塊，DA轉(zhuǎn)換輸出模塊。處理過程如下：通過ADC模塊將8路模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入STM32?MCU，MCU再將采集到的數(shù)字信號經(jīng)DAC將每一路輸入信號分線輸出。本發(fā)明裝置采用16位精度的AD/DA轉(zhuǎn)換芯片，可以滿足大部分儀器信號的精度范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧宏貴;杜捷;錢學(xué)文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.14
技術(shù)公布日：2017.07.21