[發明專利]一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置及輸出方法

在審

• 申請號: 202010976962.6
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112148050A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 湯才剛;蔡虹威;戚東來;劉治強;劉京京;宮振華
• 申請（專利權）人: 上海舜華新能源系統有限公司
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46;G05B19/042
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

1.一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置，其特征在于：包括控制系統(1)、輸入輸出設備(2)、電壓/電流轉換器(3)、負載組件(4)和用于供電的電源裝置(5)；所述控制系統(1)包括STM32單片機(101)和設置在STM32單片機(101)內部的D/A轉換模塊(102)；所述輸入輸出設備(2)包括鍵盤輸入裝置(201)和液晶顯示器(202)；所述負載組件(4)包括電子調壓閥(401)；所述電壓/電流轉換器(3)包括數據處理模塊(301)、電壓跟隨器電路(302)和電壓轉電流模塊(303)，數據處理模塊(301)的輸出端與電壓跟隨器電路(302)連接，電壓跟隨器電路(302)的輸出端與電壓轉電流模塊(303)連接。

2.根據權利要求1所述的一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置，其特征在于：所述STM32單片機(101)的輸入端與鍵盤輸入裝置(201)連接，鍵盤輸入裝置(201)用于STM32單片機(101)的輸入控制。

3.根據權利要求1所述的一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置，其特征在于：所述STM32單片機(101)的輸出端和液晶顯示器(202)的輸入端連接；所述STM32單片機(101)輸出的電壓模擬量通過液晶顯示器(202)顯示；所述STM32單片機(101)把需要輸出的電壓模擬量換算成需要D/A轉換模塊(102)轉換的數字量并經D/A轉換模塊(102)轉換成電壓信號輸出。

4.根據權利要求1所述的一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置，其特征在于：所述STM32單片機(101)的D/A端口與數據處理模塊(301)連接，用于將經由D/A轉換模塊(102)轉換后的模擬電壓信號輸出至數據處理模塊(301)。

5.根據權利要求1所述的一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置，其特征在于：所述電壓/電流轉換器(3)的輸出端與電子調壓閥(401)連接，用于將經由電壓/電流轉換器(3)轉換后穩定電壓的電流信號輸出至電子調壓閥(401)，以此滿足電子調壓閥(401)所需的4-20mA的電流信號的要求。

6.根據權利要求1-5任一所述的一種高精度4-20mA可調恒流源信號輸出裝置的輸出方法，其特征在于：包括以下幾個具體的步驟：

S1：通過所述鍵盤輸入裝置(201)將需要輸出的電流值發送給STM32單片機(1)；

S2：STM32單片機(1)將接收到的電流值根據電流0-20mA與電壓0-3.3V的線性對應關系，采用線性差值的計算方法將電流值換算成需要輸出的電壓值，并將電壓值分別輸出至液晶顯示器(202)和STM32單片機(1)內部的D/A轉換模塊(102)；

S3：STM32單片機(1)內部的D/A轉換模塊(102)將接收到的電壓值根據電壓0-3.3V與數字量0-4096的線性對應關系，采用線性差值的計算方法將電壓值換算成需要轉換的數字量，STM32單片機(1)根據這個數字量進行D/A轉換，在D/A端口產生穩定的模擬電壓信號，并將電壓信號輸出至電壓/電流轉換器(3)，電壓信號經過電壓/電流轉換器(3)的數據處理模塊(301)處理后，通過電壓跟隨器電路(302)得到驅動傳感器的穩定電壓；

S4：通過電壓轉電流模塊(303)對步驟S3得到的穩定電壓進行轉換，經由電壓轉電流模塊(303)轉換后的電流能夠輸出最大22mA電流信號，為了簡化計算，電壓轉電流仍然按照線性關系處理，以此滿足電子調壓閥(401)所需的4-20mA的電流信號的要求。