CN104482947A - 矿用多制式传感器信号变送电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用多制式传感器信号变送电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RL、电容C1、电容C2、二极管D1、运算放大器U1、三极管BG1，所述三极管BG1为PNP型三极管。本发明通过一个电路配合单片机控制实现脉冲、数字、电流/电压信号的多种制式输出，可实现多制式的通用功能。在脉冲或数字输出方式时，采用恒流输出方式，避免线路长短变化对信号质量造成影响。电流输出方式采用单片机I/O口模拟PWM输出，使电路简洁可靠。提高应用范围，降低工程成本。

Description

矿用多制式传感器信号变送电路

技术领域

本发明涉及一种矿用传感器变送电路，尤其涉及一种矿用多制式传感器信号变送电路，属于煤矿设备技术领域。

背景技术

目前国内安全监控系统生产厂家众多，用于对煤矿环境监测的各种传感器一般经过单片机系统进行信号放大、线性变换、零点标定等处理后输送到分站。传感器与分站之间的通信方式有多种形式，包括下列几种：1)脉冲频率方式；2)数字方式；3)电流电压方式。这就要求对于不同通信方式的传感器信号采用不同的变送电路变送信号与安全监控系统分站进行适配。这种情况下一个安全监控系统中需根据不同的传感器配置多种变送电路，造成施工复杂、成本上升、不便于维护及技术改造。因此，研制一种可实现多制式信号变送，提高产品应用范围的传感器信号变送电路具有重要实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用多制式传感器信号变送电路，实现脉冲、数字、电流/电压信号的多种制式输出，提高传感器产品应用范围，降低工程成本。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种矿用多制式传感器信号变送电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RL、电容C1、电容C2、二极管D1、运算放大器U1、三极管BG1，所述三极管BG1为PNP型三极管，所述电阻R1的一端接T1端，电阻R1的另一端接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接运算放大器U1的正向输入端，所述电阻R3的一端、电阻R4的一端、电容C1的正极、电容C2的正极、电阻R6的一端与电源VCC相连，所述电阻R3的另一端与三极管BG1的基极相连，所述电阻R4的另一端、电容C1的负极连接于电阻R1和电阻R5之间，所述电容C2的负极连接于运算放大器U1的正向输入端，所述电阻R6的另一端连接于运算放大器U1的反向输入端，所述电阻R2的一端与FOUT端相连，电阻R2的另一端与三极管BG1的基极相连，所述三极管BG1的发射极与运算放大器U1的反向输入端相连，所述二极管D1的正极与三极管BG1的基极相连，二极管D1的负极与运算放大器U1的信号输出端相连，所述电阻RL的一端与三极管BG1的集电极相连，电阻RL的另一端与地连接，所述电阻RL为传感器信号接收电路和信号传输线路负载电阻总和，T1,FOUT端分别与传感器信号处理单片机的I/O口连接。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述矿用多制式传感器信号变送电路，还包括一变换电阻，所述变换电阻与信号输出端相连，形成电压信号输出。

前述矿用多制式传感器信号变送电路，其中运算放大器U1的型号为LM324。

前述矿用多制式传感器信号变送电路，其中三极管BG1的型号为A1015。

前述矿用多制式传感器信号变送电路，其中二极管D1的型号为IN4001。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过一个电路配合单片机控制实现脉冲、数字、电流/电压信号的多种制式输出，可实现多制式的通用功能。在脉冲或数字输出方式时，采用恒流输出方式，避免线路长短变化对信号质量造成影响。电流输出方式采用单片机I/O口模拟PWM输出，使电路简洁可靠。提高应用范围，降低工程成本。

附图说明

图1是本发明的传感器信号传递系统图；

图2是本发明的变送电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，现有的传感器信号传递系统一般为传感器1将信号输送至单片机2，单片机2将传感信号进行信号放大、线性变换、零点标定等处理后提供变送电路3输送到分站4。由于传感器与分站之间的通信方式有脉冲频率、数字、电流电压等多种形式，因此需要一种能对多种信号进行变送的电路以提高传感器产品应用范围，降低工程成本。

如图2所示，本发明的矿用多制式传感器信号变送电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RL、电容C1、电容C2、二极管D1、运算放大器U1、三极管BG1，所述三极管BG1为PNP型三极管，所述电阻R1的一端接T1端，电阻R1的另一端接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接运算放大器U1的正向输入端，所述电阻R3的一端、电阻R4的一端、电容C1的正极、电容C2的正极、电阻R6的一端与电源VCC相连，所述电阻R3的另一端与三极管BG1的基极相连，所述电阻R4的另一端、电容C1的负极连接于电阻R1和电阻R5之间，所述电容C2的负极连接于运算放大器U1的正向输入端，所述电阻R6的另一端连接于运算放大器U1的反向输入端，所述电阻R2的一端与FOUT端相连，电阻R2的另一端与三极管BG1的基极相连，所述三极管BG1的发射极与运算放大器U1的反向输入端相连，所述二极管D1的正极与三极管BG1的基极相连，二极管D1的负极与运算放大器U1的信号输出端相连，所述电阻RL的一端与三极管BG1的集电极相连，电阻RL的另一端与地连接。

所述T1端、FOUT端分别与单片机的I/O口连接，电阻RL为信号接收电路和信号传输线路负载电阻总和。根据不同的信号输出形式，本发明电路工作原理如下：

1)当输出信号为脉冲或数字输出时，在输出口体现的是脉动恒流输出信号，T1端接的单片机输出口为高电平，FOUT端接的单片机I/O口输出脉冲或数字信号。

当FOUT端输出为脉冲或数字信号的高电平时，三极管BG1截止，信号输出端无电流输出；当FOUT端输出为脉冲或数字信号的低电平时，三极管BG1导通，信号输出端有电流输出。其输出电流为恒流，当负载RL在一定范围内变化时，输出电流不变。在实际应用中，当信号线路的长短在一定范围内发生变化时，信号输出恒流，避免信号传输线路长短变化对信号质量产生影响。

所述电路的其恒流原理如下：

由于负载的变化，当输出电流增大时，电阻R6上压降增大，运算放大器的6脚(反向端)电压降低，7脚电压升高，促使PNP三极管BG1向截止方向变化，使输出电流减小；随着输出电流减小，电阻R6上压降也减小，运算放大器6脚(反向端)电压升高，7脚电压降低，促使三极管BG1向完全导通方向变化，使输出电流增大，通过这样自动恒流电路的动态调整，保证输出电流的恒定。

2)当输出信号为电流或电压方式时，FOUT端为高电平，T1端接单片机I/O口，模拟PWM输出，经电容C1,电阻R5,电容C2滤波，在运算放大器U1的第5脚产生一个与输出数据成反比例变化的电压，使运算放大器U1的7脚电压同样与输出数据成反比例变化，在控制三极管BG1后，使三极管BG1导通电流与输出数据正比例变化，形成电流信号输出制式。

如果在信号输出端接入变换电阻，即可形成电压输出方式。

前述矿用多制式传感器信号变送电路，其中运算放大器U1的型号可为LM324；其中三极管BG1的型号可为A1015；其中二极管D1的型号可为IN4001。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种矿用多制式传感器信号变送电路，其特征在于，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RL、电容C1、电容C2、二极管D1、运算放大器U1、三极管BG1，所述三极管BG1为PNP型三极管，所述电阻R1的一端接T1端，电阻R1的另一端接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接运算放大器U1的正向输入端，所述电阻R3的一端、电阻R4的一端、电容C1的正极、电容C2的正极、电阻R6的一端与电源VCC相连，所述电阻R3的另一端与三极管BG1的基极相连，所述电阻R4的另一端、电容C1的负极连接于电阻R1和电阻R5之间，所述电容C2的负极连接于运算放大器U1的正向输入端，所述电阻R6的另一端连接于运算放大器U1的反向输入端，所述电阻R2的一端与FOUT端相连，电阻R2的另一端与三极管BG1的基极相连，所述三极管BG1的发射极与运算放大器U1的反向输入端相连，所述二极管D1的正极与三极管BG1的基极相连，二极管D1的负极与运算放大器U1的信号输出端相连，所述电阻RL的一端与三极管BG1的集电极相连，电阻RL的另一端与地连接，所述电阻RL为传感器信号接收电路和信号传输线路负载电阻总和，T1,FOUT端分别与传感器信号处理单片机的I/O口连接。

2.如权利要求1所述的矿用多制式传感器信号变送电路，其特征在于，还包括一变换电阻，所述变换电阻与信号输出端相连，形成电压信号输出。

3.如权利要求1所述的矿用多制式传感器信号变送电路，其特征在于，所述运算放大器U1的型号为LM324。

4.如权利要求1所述的矿用多制式传感器信号变送电路，其特征在于，所述三极管BG1的型号为A1015。

5.如权利要求1所述的矿用多制式传感器信号变送电路，其特征在于，所述二极管D1的型号为IN4001。