CN103226025B - 一种两线制位置变送器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种两线制位置变送器电路，包括位置电位器、微处理器、电压调节器和电流输出电路；所述位置电位器通过第二接线排接微处理器的A/D通道管脚；所述电压调节器的输入端通过第一接线排接外部电源，输出端为所述微处理器供电；所述电流输出电路的一端接所述微处理器的PWM输出管脚，另一端接第一接线排向外界输出。由PIC微处理器及外围电压基准电路进行模数转换实现位置信号采集，经程序进行运算处理，通过PWM电路和外围电流输出电路输出4～20mA电流信号。由于采用了数字电路和程序处理，使产品稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种位置变送器电路，尤其是涉及一种通过两条传输线从外部电路接收电源并且电流信号向外部传输的两线制位置变送器电路。
背景技术
位置变送器基于差动电容的原理，将转角或直线位移转换成标准的电流信号，用以检测各种阀门开度和位移变量。
工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等；另外电物理量(简称电量),例如电流、电压、功率、频率等,都需要转换成标准模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的标准模拟量电信号是用4～20mA直流电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。
电流输出型变送器将物理量转换成4～20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND)，可节省一根线，称之为三线制变送器。
在现有的技术中的位置变送器往往采用模拟电路，稳定性差。原产品由两个电位器进行两端位置的调整，需多次反复调整才能调好，而且使用时还存在变化和漂移现象。同时是原产品为了使产品性能稳定，需用树脂灌注固化，这样增加了成本和工时，也不能进行维修。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种性能稳定、操作方便且维修方便的两线制位置变送器电路。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种两线制位置变送器电路，包括位置电位器、微处理器、电压调节器和电流输出电路；所述位置电位器通过第二接线排接微处理器的A/D通道管脚；所述电压调节器的输入端通过第一接线排接外部电源，输出端为所述微处理器供电；所述电流输出电路的一端接所述微处理器的PWM输出管脚，另一端接第一接线排向外界输出。由PIC微处理器及外围电压基准电路进行模数转换实现位置信号采集，经程序进行运算处理，通过PWM电路和外围电流输出电路输出4～20mA电流信号。由于采用了数字电路和程序处理，使产品稳定性好。
进一步，还包括操作按键，所述操作按键一端接所述电压调节器的输出端，另一端分为两条支路，一条支路经电阻R11接所述微处理器的时钟管脚，另一条支路经电阻R12接地。
进一步，还包括指示灯，所述指示灯的正极经电阻R13接所述电压调节器的输出端，负极接所述微处理器的A/D通道管脚。两端位置的标定和调整由操作按钮、指示灯配合进行，方便快捷，而且一旦调好就将数据记忆在PIC芯片中，不会变化和漂移。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，由PIC微处理器及外围电压基准电路进行模数转换实现位置信号采集，由程序进行运算处理，经PWM电路和外围电流输出电路输出4～20mA电流信号。由于采用了数字电路和程序处理，使产品稳定性好。由按钮和指示灯配合进行两端位置的标定和调整，方便快捷，而且一旦调好就将数据记忆在PIC芯片中，不会变化和漂移。并且本专利性能稳定无需灌注树脂，既节约了成本和工时，还能进行维修。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图中：
1、第一接线排 2、第二接线排 3、电压调节器
4、操作按键 5、指示灯 6、微处理器
7、电流输出电路
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种两线制位置变送器电路，包括位置电位器、微处理器6、电压调节器3和电流输出电路7；所述位置电位器通过第二接线排2接微处理器6的A/D通道管脚；所述电压调节器3的输入端通过第一接线排1接外部电源，输出端为所述微处理器6供电；所述电流输出电路7的一端接所述微处理器6的PWM输出管脚，另一端接第一接线排1向外界输出。还包括操作按键4，所述操作按键4一端接所述电压调节器3的输出端，另一端分为两条支路，一条支路经电阻R11接所述微处理器6的时钟管脚，另一条支路经电阻R12接地。还包括指示灯5，所述指示灯5是发光二极管，所述发光二极管的正极经电阻R13接所述电压调节器3的输出端，负极接所述微处理器6的A/D通道管脚。所述微处理器6是PIC12F683。所述电压调节器3是LM217。
所述电流输出电路7为双运放电路；所述双运放电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的正向输入端，所述第一运算放大器的正向输入端依次通过电阻R9和电阻R10连接微处理器的输出引脚，所述第一运算放大器的正向输入端还通过电容C7接地，同时第一运算放大器的正向输入端还通过串联的电阻R9和电容C8连接第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的反向输入端依次通过电阻R3和电容C5连接电源VCC，所述第二运算放大器的反向输入端还连接一NPN型三极管的发射极，所述NPN型三极管的基极通过一电阻R4接第二运算放大器的输出端，所述NPN型三极管的基极还通过电容C3连接其集电极，所述NPN型三极管的集电极通过电阻R1连接VCC。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (1)
1.一种两线制位置变送器电路，其特征在于：包括位置电位器、微处理器、电压调节器和电流输出电路；所述位置电位器通过第二接线排接微处理器的A/D通道管脚；所述电压调节器的输入端通过第一接线排接外部电源，输出端为所述微处理器供电；所述电流输出电路的一端接所述微处理器的PWM输出管脚，另一端接第一接线排向外界输出；所述电流输出电路包括双运放电路；
所述双运放电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的正向输入端，所述第一运算放大器的正向输入端依次通过电阻R9和电阻R10连接微处理器的输出引脚，所述第一运算放大器的正向输入端还通过电容C7接地，同时第一运算放大器的正向输入端还通过串联的电阻R9和电容C8连接第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的反向输入端依次通过电阻R3和电容C5连接电源VCC，所述第二运算放大器的反向输入端还连接一NPN型三极管的发射极，所述NPN型三极管的基极通过一电阻R4接第二运算放大器的输出端，所述NPN型三极管的基极还通过电容C3连接其集电极，所述NPN型三极管的集电极通过电阻R1连接VCC；
还包括操作按键，所述操作按键一端接所述电压调节器的输出端，另一端分为两条支路，一条支路经电阻R11接所述微处理器的时钟管脚，另一条支路经电阻R12接地；还包括指示灯，所述指示灯的正极经电阻R13接所述电压调节器的输出端，负极接所述微处理器的A/D通道管脚。
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