一種4-20mA電流信號輸出電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開4-20mA電流信號輸出電路，涉及一種高精度的4_20mA電流信號輸出電路，屬于4-20mA電流輸出電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前儀表行業(yè)中常用到4_20mA電流輸出信號，以實(shí)際情況來看大多數(shù)電流輸出電路精度不高、穩(wěn)定性差、不能有效抑制噪聲、信號驅(qū)動能力低、沒有光耦隔離，可靠性差，已經(jīng)不能滿足儀器儀表的高質(zhì)量可靠運(yùn)行要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服目前大多數(shù)電流輸出電路精度不高、穩(wěn)定性差、不能有效抑制噪聲、信號驅(qū)動能力低、沒有光耦隔離，可靠性差的情況，設(shè)計(jì)一種4-20mA電流信號輸出電路。整個電路以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護(hù)電路、電源構(gòu)成，其特征在于:電源給整個電路提供所需的電源；光耦隔離電路由PWM信號、光電耦合器01、限流電阻R1、電阻R2組成，MCU產(chǎn)生的PWM信號與光電耦合器01的3腳一個輸入端相連，光電耦合器01的2腳經(jīng)限流電阻R1接電源+3.3V,這里的電源根據(jù)MCU管腳可承受的電壓范圍而定，光電耦合器01的8腳接電源VR5V，并且與電阻R2的一個端相連，R2的另一端接到光電耦合器01的6腳，光電耦合器01的5腳接到電源VRGND 匕較器由限流電阻R3，電阻R4，運(yùn)算放大器U1A組成，光電耦合器01的6腳和電阻R2的公共端連接限流電阻R3的一端，限流電阻R3的另一端連接運(yùn)算放大器U1A的4腳，運(yùn)算放大器U1A的2腳接電阻R4，電阻R4接專用芯片U2的1腳，運(yùn)算放大器U1A的8腳接到電源VR5V，運(yùn)算放大器U1A的4腳接電源VRGND，運(yùn)算放大器U1A的1腳接入低通濾波電路；低通濾波電路由濾波電阻R5，濾波電容C1組成，濾波電阻R5的一端接運(yùn)算放大器U1A的1腳，另一端接濾波電容C1，濾波電容C1的另一端連接電源VRGND ；電壓跟隨電路由電阻R6和運(yùn)算放大器U1B組成，電阻R6的一端連接濾波電阻R5，濾波電容C1的公共端，另一端連接運(yùn)算放大器U1B的5腳，運(yùn)算放大器U1B的6腳與7腳相連，且7腳接入電流輸出電路；電流輸出電路由電阻R7、專用芯片U2、三極管Q1、瞬態(tài)抑制二極管D1、電容C2組成，電阻R7的一端連接運(yùn)算放大器U1B的7腳，另外一端連接專用芯片U2的2腳，專用芯片U2的3腳連接電源VRGND，4腳連接瞬態(tài)抑制二極管D1的A端，瞬態(tài)抑制二極管D1的K端連到電源24V，電容C2與瞬態(tài)抑制二極管D1并聯(lián)，兩段分別相連，專用芯片U2的8腳連接VR5V，7腳連接電源24V，6腳連接三極管Q1的基極，5腳接入三極管Q1的發(fā)射極，三極管Q1的集電極連到電源24V ;保護(hù)電路由雙二極管D2、D3組成，雙二極管D2的A端接到瞬態(tài)抑制二極管D1的A端，另一端作為4-20mA的正輸出端，雙二極管D3的A端作為4_20mA的負(fù)輸出端，另外一端連接到電源的GND1。
[0004]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有點(diǎn)是:采用光電耦合器進(jìn)行光電隔離有效保護(hù)了MCU相關(guān)電路，利用比較器，低通濾波，電壓跟隨的技術(shù)方法有效的保證了模擬信號的穩(wěn)定性，降低了信號干擾度，增強(qiáng)了電路的驅(qū)動能力，所得到的信號經(jīng)4-20mA專用芯片得到了高精度、高穩(wěn)定性的4-20mA的電流信號，再通過輸出保護(hù)電路的作用，整個電流輸出的可靠性得到進(jìn)一步提到。
【附圖說明】
[0005]圖1為本發(fā)明電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
見附圖1，本發(fā)明是一種4-20mA電流信號輸出電路，如圖所示，各個元器件型號和參數(shù)在圖中已經(jīng)標(biāo)出，整個電路以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護(hù)電路、電源構(gòu)成。電源給整個電路提供所需的電源；光耦隔離電路由PWM信號、光電耦合器01、限流電阻R1、電阻R2組成，MCU產(chǎn)生的PWM信號與光電耦合器01的3腳一個輸入端相連，光電耦合器01的2腳經(jīng)限流電阻R1接電源+3.3V,這里的電源根據(jù)MCU管腳可承受的電壓范圍而定，光電耦合器01的8腳接電源VR5V，并且與電阻R2的一個端相連，R2的另一端接到光電耦合器01的6腳，光電耦合器01的5腳接到電源VRGND ；比較器由限流電阻R3，電阻R4，運(yùn)算放大器U1A組成，光電耦合器01的6腳和電阻R2的公共端連接限流電阻R3的一端，限流電阻R3的另一端連接運(yùn)算放大器U1A的4腳，運(yùn)算放大器U1A的2腳接電阻R4，電阻R4接專用芯片U2的1腳，運(yùn)算放大器U1A的8腳接到電源VR5V，運(yùn)算放大器U1A的4腳接電源VRGND，運(yùn)算放大器U1A的1腳接入低通濾波電路；低通濾波電路由濾波電阻R5，濾波電容C1組成，濾波電阻R5的一端接運(yùn)算放大器U1A的1腳，另一端接濾波電容C1，濾波電容C1的另一端連接電源VRGND ；電壓跟隨電路由電阻R6和運(yùn)算放大器U1B組成，電阻R6的一端連接濾波電阻R5，濾波電容C1的公共端，另一端連接運(yùn)算放大器U1B的5腳，運(yùn)算放大器U1B的6腳與7腳相連，且7腳接入電流輸出電路；電流輸出電路由電阻R7、專用芯片U2、三極管Q1、瞬態(tài)抑制二極管D1、電容C2組成，電阻R7的一端連接運(yùn)算放大器U1B的7腳，另外一端連接專用芯片U2的2腳，專用芯片U2的3腳連接電源VRGND，4腳連接瞬態(tài)抑制二極管D1的A端，瞬態(tài)抑制二極管D1的K端連到電源24V，電容C2與瞬態(tài)抑制二極管D1并聯(lián)，兩段分別相連，專用芯片U2的8腳連接VR5V，7腳連接電源24V，6腳連接三極管Q1的基極，5腳接入三極管Q1的發(fā)射極，三極管Q1的集電極連到電源24V ;保護(hù)電路由雙二極管D2、D3組成，雙二極管D2的A端接到瞬態(tài)抑制二極管D1的A端，另一端作為4-20mA的正輸出端，雙二極管D3的A端作為4_20mA的負(fù)輸出端，另外一端連接到電源的GND1。
[0007]見附圖1，根據(jù)電路工作原理，MCU產(chǎn)生的高精度PWM信號經(jīng)過光耦隔離得到安全信號，經(jīng)比較器比較，低通濾波得到干凈的直流電壓信號，直流電壓信號經(jīng)過電壓跟隨后穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提示，在專用芯片處理后得到高精度穩(wěn)定的4-20mA信號，再由經(jīng)過保護(hù)電路所起到的泄放作用，整個電路安全性得到提到。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種4-20mA電流信號輸出電路，整個電路以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護(hù)電路、電源構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4-20mA電流信號輸出電路，其特征在于:電源給整個電路提供所需的電源；光耦隔離電路由PWM信號、光電耦合器01、限流電阻R1、電阻R2組成，MCU產(chǎn)生的PWM信號與光電耦合器01的3腳一個輸入端相連，光電耦合器01的2腳經(jīng)限流電阻R1接電源+3.3V,這里的電源根據(jù)MCU管腳可承受的電壓范圍而定，光電耦合器01的8腳接電源VR5V，并且與電阻R2的一個端相連，R2的另一端接到光電耦合器01的6腳，光電耦合器01的5腳接到電源VRGND ；比較器由限流電阻R3，電阻R4，運(yùn)算放大器U1A組成，光電耦合器01的6腳和電阻R2的公共端連接限流電阻R3的一端，限流電阻R3的另一端連接運(yùn)算放大器U1A的4腳，運(yùn)算放大器U1A的2腳接電阻R4，電阻R4接專用芯片U2的1腳,運(yùn)算放大器U1A的8腳接到電源VR5V，運(yùn)算放大器U1A的4腳接電源VRGND，運(yùn)算放大器U1A的1腳接入低通濾波電路；低通濾波電路由濾波電阻R5，濾波電容C1組成，濾波電阻R5的一端接運(yùn)算放大器U1A的1腳，另一端接濾波電容C1，濾波電容C1的另一端連接電源VRGND ;電壓跟隨電路由電阻R6和運(yùn)算放大器U1B組成，電阻R6的一端連接濾波電阻R5，濾波電容C1的公共端，另一端連接運(yùn)算放大器U1B的5腳，運(yùn)算放大器U1B的6腳與7腳相連，且7腳接入電流輸出電路；電流輸出電路由電阻R7、專用芯片U2、三極管Q1、瞬態(tài)抑制二極管D1、電容C2組成，電阻R7的一端連接運(yùn)算放大器U1B的7腳，另外一端連接專用芯片U2的2腳，專用芯片U2的3腳連接電源VRGND，4腳連接瞬態(tài)抑制二極管D1的A端，瞬態(tài)抑制二極管D1的K端連到電源24V，電容C2與瞬態(tài)抑制二極管D1并聯(lián)，兩段分別相連，專用芯片U2的8腳連接VR5V，7腳連接電源24V，6腳連接三極管Q1的基極，5腳接入三極管Q1的發(fā)射極，三極管Q1的集電極連到電源24V;保護(hù)電路由雙二極管D2、D3組成，雙二極管D2的A端接到瞬態(tài)抑制二極管D1的A端，另一端作為4-20mA的正輸出端，雙二極管D3的A端作為4-20mA的負(fù)輸出端，另外一端連接到電源的GND1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種4-20mA電流信號輸出電路。整個電路以光耦隔離電路、比較器電路、低通濾波電路、電壓跟隨電路、電流輸出電路、保護(hù)電路、電源構(gòu)成。采用光電耦合器進(jìn)行光電隔離有效保護(hù)了MCU相關(guān)電路，利用比較器，低通濾波，電壓跟隨的技術(shù)方法有效的保證了模擬信號的穩(wěn)定性，降低了信號干擾度，增強(qiáng)了電路的驅(qū)動能力，所得到的信號經(jīng)4-20mA專用芯片得到了高精度、高穩(wěn)定性的4-20mA的電流信號，再通過輸出保護(hù)電路的作用，整個電流輸出的可靠性得到進(jìn)一步提到。
【IPC分類】G01D5/12
【公開號】CN105444786
【申請?zhí)枴緾N201410395760
【發(fā)明人】王曉輝, 孫旭熹, 張鋒
【申請人】上海華建電力設(shè)備股份有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年8月13日