[實(shí)用新型]一種4~20mA信號(hào)隔離電路及多功能隔離變送器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821089454.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN208488665U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙明
• 申請（專利權(quán)）人: 趙明
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種4~20mA信號(hào)隔離電路，其特征在于其包括竊電分流采樣單元、小信號(hào)放大單元、核心處理單元和信號(hào)輸出單元陣列；

所述4~20mA信號(hào)為直流信號(hào)；

所述竊電分流采樣單元負(fù)責(zé)從源設(shè)備的4~20mA信號(hào)輸出端竊取能量并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，并為整個(gè)隔離采集器的隔離前端電路供電，且能夠?qū)⑿盘?hào)輸入端多余的電流進(jìn)行分流傳輸；所述竊電分流采樣單元還負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)輸入端的電流進(jìn)行采樣，其采樣信號(hào)發(fā)送到小信號(hào)放大單元；

所述的隔離前端電路指以隔離器件為分界點(diǎn)，隔離器件到源設(shè)備4~20mA信號(hào)輸出端口之間的所有電路；

所述源設(shè)備指發(fā)送承載數(shù)據(jù)的信號(hào)的設(shè)備；

所述小信號(hào)放大單元負(fù)責(zé)對(duì)輸入的小信號(hào)的采樣電壓進(jìn)行放大，其放大后的信號(hào)發(fā)送到核心處理單元；

所述核心處理單元其負(fù)責(zé)對(duì)小信號(hào)放大單元輸出的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)A/D轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字值進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，然后將數(shù)據(jù)處理得到的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成n路相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)，通過n組PWM信號(hào)輸出端口發(fā)送到信號(hào)輸出單元陣列；

所述信號(hào)輸出單元陣列由n行信號(hào)輸出單元組組成，所述信號(hào)輸出單元組由m個(gè)信號(hào)輸出單元組成，所述信號(hào)輸出單元包括可控恒流源單元和濾波單元；

所述m和n為正整數(shù)，m的值受核心處理單元的PWM信號(hào)輸出端的驅(qū)動(dòng)能力及可控恒流源單元控制端壓降的限制；n的值受所述核心處理單元擁有的PWM信號(hào)輸出端的數(shù)量及所述4~20mA信號(hào)隔離電路的隔離前端電路的最大允許工作電流限制；

所述4~20mA信號(hào)隔離電路的隔離前端電路的最大允許工作電流為所述隔離前端電路的最小正常工作電流之和；

所述可控恒流源單元為指定恒流值的、擁有電氣隔離控制端并能快速通斷的恒流源電路，其受核心處理單元的控制而輸出脈沖電流到濾波單元；

所述濾波單元為1階或多階低通濾波電路，其對(duì)可控恒流源單元輸出的脈沖電流進(jìn)行濾波并將濾波后的電流輸出到目標(biāo)設(shè)備；

所述目標(biāo)設(shè)備指接收承載數(shù)據(jù)的信號(hào)的設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4~20mA信號(hào)隔離電路，其特征在于所述竊電分流采樣單元包括1對(duì)電流輸入端口、1對(duì)電壓輸出端口和1個(gè)采樣信號(hào)輸出端口，所述小信號(hào)放大單元包括1對(duì)電壓輸入端口、1個(gè)采樣信號(hào)輸入端口和1個(gè)放大信號(hào)輸出端口，所述核心處理單元包括1對(duì)電壓輸入端口、1個(gè)模擬信號(hào)輸入端口和n組PWM信號(hào)輸出端口，所述可控恒流源單元包括1組控制端口、1個(gè)電源輸入端口和1個(gè)電流輸出端口，所述濾波單元包括1對(duì)輸入輸出端口和1個(gè)公共端口；

所述竊電分流采樣單元的電流輸入端口連接到源設(shè)備的4~20mA信號(hào)輸出端口，電壓輸出端口連接到所述小信號(hào)放大單元和核心處理單元的電壓輸入端口，采樣信號(hào)輸出端口連接到小信號(hào)放大單元的采樣信號(hào)輸入端口；所述小信號(hào)放大單元的放大信號(hào)輸出端口連接到所述核心處理單元的模擬信號(hào)輸入端口；所述核心處理單元的N組PWM信號(hào)輸出端口與N組信號(hào)輸出單元組的控制端分別一一對(duì)應(yīng)連接；

所述可控恒流源單元的電源輸入端口連接到目標(biāo)設(shè)備的電源正極輸出端，電流輸出端口連接到濾波單元的一個(gè)輸入輸出端口；所述濾波單元的另一個(gè)輸入輸出端口連接目標(biāo)設(shè)備的電流輸入端口，公共端連接到目標(biāo)設(shè)備的電源正極輸出端；

所述目標(biāo)設(shè)備指接收承載數(shù)據(jù)的信號(hào)的設(shè)備；

所述信號(hào)輸出單元組的控制端為同一個(gè)信號(hào)輸出單元組中的可控恒流源單元的控制端通過級(jí)聯(lián)或者并聯(lián)的方式組成的總控制端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4~20mA信號(hào)隔離電路，其特征在于所述4~20mA信號(hào)隔離電路的隔離前端電路的正常工作電壓應(yīng)不大于所對(duì)接源設(shè)備的信號(hào)輸出端在接入最大負(fù)載時(shí)的輸出電壓，最大承受電壓應(yīng)不大于所對(duì)接源設(shè)備的信號(hào)輸出端的開路電壓，最大允許工作電流應(yīng)不大于所對(duì)接源設(shè)備的信號(hào)輸出端所輸出的代表有效數(shù)據(jù)的最小電流，最大承受電流應(yīng)不小于所對(duì)接源設(shè)備的信號(hào)輸出端所輸出的最大有效電流。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的4~20mA信號(hào)隔離電路，其特征在于所述核心處理單元應(yīng)具有AD采樣功能、PWM輸出功能、溫度檢測功能及參數(shù)存儲(chǔ)功能，且必須包含一片微處理器芯片。