[發明專利]4?20mA兩線制無源電流環路測量儀

在審

• 申請號: 201710135317.X
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106707014A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張赫
• 申請（專利權）人: 北京瑞普三元儀表有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 滿靖

技術領域

本發明涉及一種4mA-20mA兩線制無源電流環路測量儀，具體來說，是涉及一種串聯接入各種4mA-20mA電流環路中對環路電流進行測量，可顯示環路電流值以及環路電流值所代表的被測物理量值的儀表。

背景技術

在工業現場，因4mA-20mA電流環測量方式能夠方便及時地顯示出電流環路中的電流大小，以及反映出環路電流所代表的被測物理量值，因此其至今依舊被廣泛應用在工業現場的各種場合中。

4mA-20mA電流環測量方式的一種比較簡單的實施做法是，將通用電流表串接于被測的電流環路中直接測試讀取環路電流值，以及根據需要進一步依據環路電流值來換算出其所要代表的相關物理量值。但是，從實際實施中可以發現，通用電流表不便于長期連接于電流環路中，也不能直接顯示出換算好的對應物理量值，而且在有些關鍵生產流程的電流環路應用中，因為生產流程的中斷是不允許的，因此不能隨意切斷電路環流的限制極大制約了電流表的應用。另外，這種環路電流的在線串聯測試需要額外設置供電電源，在應用與維護方面十分不便。

發明內容

本發明的目的在于提供一種4-20mA兩線制無源電流環路測量儀，其不僅可顯示出環路電流值，還可通過轉換設置將環路電流值所代表的物理量值顯示出，并且其在工作時不需要額外供電電源，可長期連接于電流環路中使用，實用性強。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種4-20mA兩線制無源電流環路測量儀，其特征在于：它包括接收4mA-20mA輸入電流的兩線制輸入端子；兩線制輸入端子與采集待測電流環路電流信號的電流采樣電路連接；電流采樣電路分兩路，一路經過將采集到的電流信號轉換成電壓信號的電流變換電路與執行模數轉換的AD轉換電路連接，而后AD轉換電路通過IIC串行總線與單片機連接，另一路與從待測電流環路收集電流能量來變換為供給耗電電路正常工作所需電壓的能量收集利用電路連接；能量收集利用電路為電流變換電路、AD轉換電路和單片機提供電能。

本發明的優點是：

1、本發明在對待測的4mA-20mA電流環路的環路電流進行完測量后，不僅可顯示出環路電流值，還可根據實際需要將環路電流值轉換為其所代表的物理量值后顯示出，即可直接顯示出用戶最終想要看到的檢測對象，極大滿足了用戶的檢測需求，實用性強。

2、本發明在工作時不需要為其額外提供供電電源，其憑借從要測量的電流環路自身所具有的電流能量中提取一部分，便可提供出用于驅動整個電路運行的電能，這種不需要額外增加供電電源的特點，為其在應用與維護方面帶來了便利。

3、本發明在串聯接入待測的4mA-20mA電流環路中使用時，其產生的回路直流壓降不會超過1.7V，功耗小，運行穩定、可靠，不會對待測的4mA-20mA電流環路產生任何影響，可長期連接于電流環路中使用。

附圖說明

圖1是本發明的組成框圖。

圖2是本發明部分電路的電路原理圖。

具體實施方式

本發明4-20mA兩線制無源電流環路測量儀用于串接于待測電流環路中使用。如圖1所示，本發明測量儀包括接收4mA-20mA之間的輸入電流的兩線制輸入端子11；兩線制輸入端子11與采集待測電流環路電流信號的電流采樣電路12連接；電流采樣電路12分兩路，一路經過將采集到的電流信號轉換成電壓信號的電流變換電路13與執行模數轉換的AD轉換電路14連接，而后AD轉換電路14通過IIC串行總線與作為主控的低功耗單片機20連接，另一路與從待測電流環路收集電流能量來變換為供給耗電電路正常工作所需電壓的能量收集利用電路15連接；能量收集利用電路15為電流變換電路13、AD轉換電路14和單片機20提供電能。

在本發明中，電流采樣電路12所采集的待測電流環路消耗的電流，即電流消耗值作為能量收集利用電路15的能量輸入，然后經過能量收集利用電路15對輸入的能量進行處理，生成用來驅動電流變換電路13、AD轉換電路14和單片機20等耗電電路正常工作所需的電源電壓，以實現不需要額外電源供電的無源工作模式，即從被測電流環路中獲取電能來驅動整個電路工作。

如圖1，本發明無源電流環路測量儀還可包括與單片機20連接、作為人機交互的按鍵輸入電路16。按鍵輸入電路16主要用于對單片機20內設置的環路電流值與相關物理量值之間的換算規則進行設定等。

如圖1，本發明無源電流環路測量儀還可包括與單片機20連接的液晶顯示屏19以及為液晶顯示屏19提供背光的液晶背光電路17。液晶顯示屏19可采用段碼式液晶顯示屏等。