[發明專利]共地型多路4~20mA電流信號輸出電路

無效

• 申請號: 201110084617.2
• 申請日: 2011-04-06
• 公開（公告）號: CN102243503A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 黃皎;陸曉春;劉海榮;任姣;許曉娟
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種共地型多路4~20mA電流信號輸出電路。

背景技術

工業應用中普遍需要測量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等；另外電物理量(簡稱電量)，例如電流、電壓、功率、頻率等，都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。工業上最廣泛采用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受干擾，并且電流源內阻無窮大，導線電阻串聯在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA，此電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯，符合防爆要求。下限為4mA，當環路電流降為0時表示線路不通，實現斷線檢測功能。

當某個測量儀表（設備）有多個測量值需通過電流信號輸出時，就必須在該儀表（設備）中實現多路4~20mA電流信號輸出。實現多路4~20mA電流信號輸出主要有三種辦法。

第一種是不共地型。所謂共地，即當電流輸出信號在采樣電阻產生多個壓降，這些壓降的參考電平是否為同一電平，如果是即為共地，否則為不共地。不共地型電路簡單，但對電流信號采集設備要求較高，必須是多通道隔離的采集設備或者多個單通道采集設備。

第二種是共地型。共地型電路構思巧妙，且對電流信號采集設備要求不高，普通不帶通道隔離的采集設備即可連接，性價比較高。

第三種隔離型。隔離型電路在增加了信號隔離和電源隔離，增強了設備可靠性，避免了信號的相互干擾，但成本較高。

申請號為02119400.9的專利申請公開了“電流輸出電路”。該發明專利提供了一種電流輸出電路，適用于數字模擬轉換器中，根據數字控制信號產生相應電流。但該專利未提及多路電流信號輸出的解決方案。

申請號為93246411.4的專利申請公開了“低功耗恒流兩線制電壓、電流變送器”。該實用新型專利提供一種用于將傳感器的微弱電壓變換成可以遠距離傳送的電流信號的變送裝置。該方案實用性不強，且專利未提及多路電流信號輸出的解決方案。

申請號為20081008817.6的專利申請公開了“兩線制變送器”。該發明新型專利用于通過兩條傳輸線從外部電路接收電源并且基于傳感器測量值傳輸電流信號的兩線制變送器，特點是在最大電流消耗暫時超過輸出電流的情況下也能操作，但其電路構造復雜，實用性不強，且專利未提及多路電流信號輸出的解決方案。

申請號為200920250130.5的專利申請公開了“智能兩線制電流變送模塊”。該實用新型專利特點是由微處理器、外部電阻、采樣模塊、按鍵輸入及顯示輸出模塊等組成，采用AD421芯片實現電流信號輸出，優點是精度高、信號穩定，但由于使用專用電路，成本較高，且專利未提及多路電流信號輸出的解決方案。

由此可見，上述現有的用標準模擬量電信號來傳輸模擬量的解決方案在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決用標準模擬量電信號來傳輸模擬量的解決方案存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。

有鑒于上述現有的用標準模擬量電信號來傳輸模擬量的解決方案存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的共地型多路4~20mA電流信號輸出電路，能夠改進一般現有的用標準模擬量電信號來傳輸模擬量的解決方案，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有的用標準模擬量電信號來傳輸模擬量的解決方案存在的缺陷，而提供一種新型結構的共地型多路4~20mA電流信號輸出電路，所要解決的技術問題是使其精度高、穩定性好、低成本、支持多路電流信號輸出、共地型的電流信號輸出電路。，從而更加適于實用，且具有產業上的利用價值。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的共地型多路4~20mA電流信號輸出電路，包括：

采樣模塊，用于將輸入電壓信號進行濾波并傳輸到MCU模塊；

MCU模塊，用于將采樣模塊傳遞的輸入信號計算后得到控制值；

PWM模塊，用于產生與MCU控制值相對應的PWM波形；

濾波模塊，用于將經過PWM模塊的電壓信號轉換為直流電壓；