[發明專利]一種用于壓力變送器的供電電源保護方法及保護電路

在審

• 申請號: 201610075434.7
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105716776A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 楊迅;于楊
• 申請（專利權）人: 河南柴油機重工有限責任公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L19/00
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 智宏亮

技術領域

本發明屬于柴油機監控技術領域，主要涉及用于柴油機冷卻水、滑油、進機空氣等介質的壓力信號測量的一種用于壓力變送器的供電電源保護方法及保護電路，也可推廣應用于其它動力裝備的監控系統中。

背景技術

壓力信號測量是工業自動化控制中常用的測量技術手段，根據應用場合、測量范圍、精度要求、應用成本等因素，所選取的傳感器類型各不相同。目前柴油機監控常用的壓力傳感器多為壓力變阻器和壓力變送器兩種形式，壓力變阻器隨壓力變化輸出線性電阻信號，該種傳感器造價低廉、使用廣泛，但隨著測量線路的延長引起線路電阻增加進而引起測量誤差將增大；壓力變送器則隨壓力值變化輸出4-20mA線性電流信號，可以消除傳輸線路電阻引起的信號誤差，隨著工藝改進及造價降低該種傳感器應用越來越廣泛。壓力變送器測量電路中包含供電電源和信號采集兩個部分，電路的工作可靠性將直接影響信號采集的正確性，進而影響柴油機運行的安全性、可靠性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提出一種用于壓力變送器的供電電源保護方法及保護電路。

本發明為完成其發明任務采用如下技術方案：

一種用于壓力變送器的供電電源保護電路，是具有為壓力變送器測量電路提供電源及供電控制和總電流過流保護功能的壓力變送器的供電電源電路Part_A，所述的壓力變送器的供電電源電路Part_A一端通過接線端P+與系統外部壓力變送器電源端連接，另一端連接直流電源24V；所述的壓力變送器的供電電源電路Part_A由二極管D1通過三極管Q1與場效應管Q2相連，三極管Q1與場效應管Q2相連B端點通過三極管Q3連接處理器MCU；三極管Q1與場效應管Q2相連B端點與比較器U1相連。

一種用于壓力變送器的供電電源保護電路，所述的場效應管Q2型號為FQD17P06。

一種用于壓力變送器的供電電源保護電路，所述的比較器U1型號為LM2901。

一種用于壓力變送器的供電電源保護方法，具有過流保護功能，即對測量電路的總電流有對應的過流保護；

1）、將4-20mA測量電路采集的電信號傳輸至處理器MCU輸入端，其中壓力變送器以串聯方式接入電路；

2）、4-20mA測量電路的壓力變送器的供電電源電路Part_A，具有供電控制和總電流過流保護功能；

通過控制信號MCU-PW-CRT實現對4-20mA測量電路的供電通斷控制，供電控制信號MCU-PW-CRT與供電狀態的關系：

當控制信號MCU-PW-CRT為邏輯1時，電壓UE接近5V,三極管Q3飽和導通，在電阻R2、電阻R3的分壓作用下電壓UB約為12V，場效應管Q2為P溝道MOS管，其柵源極閥值電壓V_GS（th）＝4V，實際Q2的柵源極電壓V_GS≈24V-UB＝12V＞V_GS（th）故Q2導通，24V供電電源被接入測量電路；

當控制信號MCU-PW-CRT為邏輯0時，對應輸入電壓UE接近0V，三極管Q3截止，電壓UB約為24V，三極管Q2的柵源極電壓V_GS≈24V-UB＝0V＜V_GS（th）故三極管Q2關斷，24V供電電源被斷開；

局部電路Part_A的總電流過流保護功能是指當4-20mA測量電路總工作電流超過設定的額定電流值時，電路會自動將24V供電電源斷開，達到電路保護的目的；

以12路壓力傳感器提供電源為例說明保護原理，考慮到壓力傳感器的工作電流每路最大允許為25mA，12路壓力傳感器接入電路后的最大電流值約為300mA，故將4-20mA測量電路額定電流值設為350mA，保證電路正常工作的同時，防止過大電流的誤流入對測量電路造成的損壞。

2）、自動斷電保護的具體實現過程，當正常供電過程中出現過流情況時，MCU通過讀取Output-MCU-PW的值來判斷電路的供電狀態，一旦Output-MCU-PW為0，則MCU認為測量電路需要斷開電源，置MCU-PW-CRT為0；狀態對應關系為：

當MCU-PW-CRT為邏輯1，24V供電電源接入測量電路后，如果正常供電，UB約為12V，有UB＜UC，比較器U1輸出端為高阻關斷狀態，Output-MCU-PW被上拉至5V左右，MCU將其讀作邏輯1，此時MCU認為電路正常供電，MCU-PW-CRT不變仍為1；