CN105573154A - 核电站辐射监测系统bdcde2di型信号i/o模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电仪控技术领域，具体涉及一种核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，目的是解决在核电站运行过程中，缺乏相应的将电流信号转换为电压信号设备的技术问题。其特征在于，它包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路；直流电压起振电路的输出端与双电压稳压输出电路的输入端连接，双电压稳压输出电路的输出端分别与输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路的输入端连接，输入电流信号转换及隔离电路的输出端与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接。本发明可以实现将将输入的相互独立的两路电流信号转换成对应的两路电压信号进行输出，并将输入和输出信号进行隔离。

Description

核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块

技术领域

本发明涉及核电仪控技术领域，具体涉及一种核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块。

背景技术

秦山核电一厂的辐射监测系统中所使用的M-2024就地处理箱外接模拟量输入信号标准为0-10V，经A/D转换后进行设备规定的某种控制。外部输入的各种电流信号需转换为电压信号，原有信号转换设备均已停产且无升级替代产品。

为保证整个辐射监测系统的正常运行，确保整个核电站运行稳定安全，亟需一种能够保证原有I/O模块功能，且能运行稳定，安全可靠性高的新产品。

发明内容

本发明的目的是解决在核电站运行过程中，缺乏相应的将电流信号转换为电压信号设备的技术问题，提供了一种可以实现将输入的相互独立的两路电流信号转换成对应的两路电压信号进行输出，并将输入和输出信号进行隔离，避免相互干扰的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块。

本发明是这样实现的：

一种核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路；直流电压起振电路的输出端与双电压稳压输出电路的输入端连接，双电压稳压输出电路的输出端分别与输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路的输入端连接，输入电流信号转换及隔离电路的输出端与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接；输入电流信号转换及隔离电路用于将输入的电流信号转换为等比例的隔离电压信号，直流电压起振电路用于将输入的电压信号转换为近似方波电压信号，双电压稳压输出电路用于将直流电压起振电路输出的近似方波电压信号转换为两组相互隔离的电压信号，两组电压信号分别为输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路供电，运算放大偏置及输出电路用于将输入电流信号转换及隔离电路输出的等比例的隔离电压信号进行放大后输出。

如上所述的直流电压起振电路包括第三接插件、热敏电阻、第一二极管、电感、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第B电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管和第二三极管；第三接插件的1引脚与电源地连接；第三接插件的2引脚分别与第B电容的一端、第十电容的一端和电源地连接；第三接插件的3引脚与热敏电阻的一端连接；热敏电阻的另一端与第一二极管的正极连接；第一二极管的负极与电感的一端连接；电感的另一端分别与第十电容的另一端连接和第四电阻的一端连接；第B电容的一端分别与第十电容的一端和电源地连接，第B电容的另一端与信号地连接；第四电阻的一端连接到直流电压起振电路的第一输出端，第四电阻的另一端分别与第二电阻的一端和第三电阻的一端连接；第二电阻的另一端分别与第十三电容的一端、第十一电容的一端和第一三极管的基极连接；第三电阻的另一端分别与第十三电容的另一端、第十二电容的一端和第二三极管的基极连接；第十三电容的一端分别与第十一电容的一端和第一三极管的基极连接，第十三电容的另一端分别与第十二电容的一端和第二三极管的基极连接；第十一电容的一端与第一三极管的基极连接，第十一电容的另一端分别与第二三极管的集电极和直流电压起振电路的第二输出端连接；第十二电容的一端与第二三极管的基极连接，第十二电容的另一端分别与第一三极管的集电极和直流电压起振电路的第三输出端连接；第一三极管的发射极与电源地连接，第一三极管的集电极与直流电压起振电路的第三输出端连接；第二三极管的发射极与电源地连接，第二三极管的集电极与直流电压起振电路的第二输出端连接。

如上所述的第三接插件采用菲尼克斯的ME22,5OT-MSTBOSET配套插件实现，热敏电阻采用RXEF010实现，第一二极管采用1N4148实现，第一三极管和第二三极管均采用2N5551实现。

如上所述的双电压稳压输出电路包括变压器、第A电容、第一电容、第二电容、第六电容、第七电容、第十四电容、第十五电容、第十八电容、第十九电容、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第五三端稳压电路、第六三端稳压电路、第七三端稳压电路和第八三端稳压电路；变压器的2引脚与直流电压起振电路的第三输出端连接；变压器的4引脚与直流电压其起振电路的第一输出端连接；变压器的6引脚与直流电压起振电路的第二输出端连接；变压器的1引脚分别与第五二极管的负极和第四电容的正极连接；变压器的3引脚分别与第A电容的一端、第十九电容的一端、第十八电容的另一端、第七三端稳压电路的接地端、第六三端稳压电路的接地端、第七电容的一端、第六电容的一端和电源地连接；变压器的5引脚分别与信号地和第A电容的另一端连接；变压器的7引脚分别与第三二极管的正极和第二二极管的负极连接；第A电容的一端分别与第十九电容的一端、第十八电容的另一端、第七三端稳压电路的接地端、第六三端稳压电路的接地端、第七电容的一端、第六电容的一端和电源地连接，第A电容的另一端与信号地连接；第五二极管的负极与第四二极管的正极连接，第五二极管的正极分别与第十九电容的另一端和第七三端稳压电路的输入端连接；第四二极管的负极分别与第十八电容的一端和第六三端稳压电路的输入端连接；第三二极管的正极与第二二极管的负极连接，第三二极管的负极分别与第十四电容的一端和第八三端稳压电路的输入端连接；第二二极管的正极分别与第十五电容的另一端和第五三端稳压电路的输入端连接；第十九电容的一端分别与第十八电容的另一端、第七三端稳压电路的接地端、第六三端稳压电路的接地端、第七电容的一端、第六电容的一端和电源地连接，第十九电容的另一端与第七三端稳压电路的输入端连接；第十八电容的一端与第六三端稳压电路的输入端连接，第十八电容的另一端分别与第七三端稳压电路的接地端、第六三端稳压电路的接地端、第七电容的一端、第六电容的一端和电源地连接；第十四电容的一端与第八三端稳压电路的输入端连接，第十四电容的另一端分别与第十五电容的一端、第八三端稳压电路的接地端、第五三端稳压电路的接地端、第一电容的一端、第二电容的一端和信号地连接；第十五电容的一端分别与第八三端稳压电路的接地端、第五三端稳压电路的接地端、第一电容的一端、第二电容的一端和信号地连接，第十五电容的另一端与第五三端稳压电路的输入端连接；第七三端稳压电路的接地端分别与第六三端稳压电路的接地端、第七电容的一端、第六电容的一端和电源地连接，第七三端稳压电路的输出端分别与第七电容的另一端和双电压稳压输出电路第一输出端连接；第六三端稳压电路的接地端分别与第七电容的一端、第六电容的一端和电源地连接，第六三端稳压电路的输出端分别与第六电容的另一端和双电压稳压输出电路第二输出端连接；第八三端稳压电路的接地端分别与第五三端稳压电路的接地端、第一电容的一端、第二电容的一端和信号地连接，第八三端稳压电路的输出端分别与第一电容的另一端和双电压稳压输出电路第三输出端连接；第五三端稳压电路的接地端分别与第一电容的一端、第二电容的一端和信号地连接，第五三端稳压电路的输出端分别与第二电容的另一端和双电压稳压输出电路第四输出端连接；第七电容的一端分别与第六电容的一端和电源地连接，第七电容的另一端与双电压稳压输出电路第一输出端连接；第六电容的一端与电源地连接，第六电容的另一端与双电压稳压输出电路第二输出端连接；第一电容的一端分别与第二电容的一端和信号地连接，第一电容的另一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接；第二电容的一端与电源地连接，第二电容的另一端与双电压稳压输出电路第四输出端连接。

如上所述的变压器采用三端输入，耦合两路输出的变压器实现，第五三端稳压电路和第七三端稳压电路均采用LM79L12实现，第六三端稳压电路和第八三端稳压电路均采用LM78L12实现，第十四电容、第十五电容、第十八电容和第十九电容均采用电容值为10UF的电解电容实现。

如上所述的输入电流信号转换及隔离电路包括第一接插件、第三电容、第四电容、第二十七电容、瞬态抑制二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和隔离放大器；第一接插件的1引脚分别与第二十七电容的一端、瞬态抑制二极管的一端和第十电阻的一端连接；第一接插件的4引脚分别与第二十七电容的另一端、瞬态抑制二极管的另一端、第十二电阻的一端和信号地连接；第二十七电容的一端与分别与瞬态抑制二极管的一端和第十电阻的一端连接，第二十七电容的另一端分别与瞬态抑制二极管的另一端、第十二电阻的一端和信号地连接；瞬态抑制二极管的一端与第十电阻的一端连接，瞬态抑制二极管的另一端分别与第十二电阻的一端和信号地连接；第十电阻的另一端分别与第十一电阻的一端和第十二电阻的另一端连接；第十一电阻的另一端与隔离放大器的15引脚连接；第三电容的一端与信号地连接，第三电容的另一端与隔离放大器的1引脚连接；第四电容的一端与信号地连接，第四电容的另一端与隔离放大器的2引脚连接；隔离放大器的16引脚与信号地连接；隔离放大器的7引脚与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接；隔离放大器的8引脚与电源地连接；隔离放大器的9引脚与双电压稳压输出电路的第二输出端连接；隔离放大器的10引脚与双电压稳压输出电路的第一输出端连接。

如上所述的第一接插件采用菲尼克斯的ME22,5OT-MSTBOSET配套插件实现，瞬态抑制二极管采用SMAJ10CA-TR实现，隔离放大器采用ISO124P-DIP16实现。

如上所述的运算放大偏置及输出电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二十五电容、第二十六电容、第一稳压源、第二稳压源、第一电位器、第二电位器、第一运算放大器和第二运算放大器；第八电阻的一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接，第八电阻的另一端分别与第一稳压源的参考端、第一稳压源的阴极和第二电位器的1引脚连接；第九电阻的一端与双电压稳压输出电路第四输出端连接，第九电阻的另一端分别与第二稳压源的阳极和第二电位器的3引脚连接；第一稳压源的参考端分别与第一稳压源的阴极和第二电位器的1引脚连接，第一稳压源的阳极分别与第二稳压源的参考端、第二稳压源的阴极和电源地连接，第一稳压源的阴极与第二电位器的1引脚连接；第二稳压源的参考端分别与第二稳压源的阴极和电源地连接，第二稳压源的阳极与第二电位器的3引脚连接，第二稳压源的阴极与电源地连接；第二电位器的2引脚与第七电阻的一端连接；第七电阻的另一端与第一运算放大器的3引脚连接；第一运算放大器的2引脚分别与第一运算放大器的1引脚和第六电阻的一端连接，第一运算放大器的4引脚与双电压稳压输出电路第一输出端连接，第一运算放大器的8引脚与双电压稳压输出电路第二输出端连接，第一运算放大器的1引脚与第六电阻的一端连接；第二十五电容的一端与与双电压稳压输出电路第四输出端连接，第二十五电容的另一端与电源地连接；第二十六电容的一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接，第二十六电容的另一端与电源地连接；第六电阻的另一端与第一电位器的1引脚连接；第一电位器的2引脚分别与第一电位器的3引脚、第二运算放大器的6引脚和第五电阻的一端连接，第一电位器的3引脚分别与第二运算放大器的6引脚和第五电阻的一端连接；第二运算放大器的5引脚与输入电流信号转换及隔离电路中隔离放大器的7引脚连接，第二运算放大器的6引脚与第五电阻的一端连接，第二运算放大器的7引脚分别与运算放大偏置及输出电路的输出端和第五电阻的另一端连接；第五电阻的另一端与运算放大偏置及输出电路的输出端连接。

如上所述的第一稳压源和第二稳压源均采用TL431A实现，第一运算放大器和第二运算放大器均采用AD827JN实现。

本发明的有益效果是：

本发明包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路。本发明可以实现将将输入的相互独立的两路电流信号转换成对应的两路电压信号进行输出，并将输入和输出信号进行隔离，避免相互干扰，且能够在工作环境温度发生变化时可以保证偏置电压精度。

附图说明

图1为本发明的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块的功能结构图；

图2为本发明的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块的直流电压起振电路的电路原理图；

图3为本发明的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块的双电压稳压输出电路的电路原理图；

图4为本发明的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块的输入电流信号转换及隔离电路的电路原理图；

图5为本发明的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块的运算放大偏置及输出电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

如图1所示，一种核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路。直流电压起振电路的输出端与双电压稳压输出电路的输入端连接，双电压稳压输出电路的输出端分别与输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路的输入端连接，输入电流信号转换及隔离电路的输出端与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接。输入电流信号转换及隔离电路用于将输入的电流信号转换为等比例的隔离电压信号，直流电压起振电路用于将输入的电压信号转换为近似方波电压信号，双电压稳压输出电路用于将直流电压起振电路输出的近似方波电压信号转换为两组相互隔离的电压信号，两组电压信号分别为输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路供电，运算放大偏置及输出电路用于将输入电流信号转换及隔离电路输出的等比例的隔离电压信号进行放大后输出。

下面对本发明的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块的各组成部分进行介绍。

如图2所示，直流电压起振电路包括第三接插件J3、热敏电阻RT1、第一二极管D1、电感L1、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第B电容CB、第二电阻R32、第三电阻R33、第四电阻R34、第一三极管N1和第二三极管N2。第三接插件J3的1引脚与电源地连接。第三接插件J3的2引脚分别与第B电容CB的一端、第十电容C10的一端和电源地连接。第三接插件J3的3引脚与热敏电阻RT1的一端连接。热敏电阻RT1的另一端与第一二极管D1的正极连接。第一二极管D1的负极与电感L1的一端连接。电感L1的另一端分别与第十电容C10的另一端连接和第四电阻R34的一端连接。第B电容CB的一端分别与第十电容C10的一端和电源地连接，第B电容CB的另一端与信号地连接。第四电阻R34的一端连接到直流电压起振电路的第一输出端，第四电阻R34的另一端分别与第二电阻R32的一端和第三电阻R33的一端连接。第二电阻R32的另一端分别与第十三电容C13的一端、第十一电容C11的一端和第一三极管N1的基极连接。第三电阻R33的另一端分别与第十三电容C13的另一端、第十二电容C12的一端和第二三极管N2的基极连接。第十三电容C13的一端分别与第十一电容C11的一端和第一三极管N1的基极连接，第十三电容C13的另一端分别与第十二电容C12的一端和第二三极管N2的基极连接。第十一电容C11的一端与第一三极管N1的基极连接，第十一电容C11的另一端分别与第二三极管N2的集电极和直流电压起振电路的第二输出端连接。第十二电容C12的一端与第二三极管N2的基极连接，第十二电容C12的另一端分别与第一三极管N1的集电极和直流电压起振电路的第三输出端连接。第一三极管N1的发射极与电源地连接，第一三极管N1的集电极与直流电压起振电路的第三输出端连接。第二三极管N2的发射极与电源地连接，第二三极管N2的集电极与直流电压起振电路的第二输出端连接。

如图2所示，直流电压起振电路的工作原理如下：24V的直流电压信号通过第三接插件J3的2引脚和3引脚进入直流电压起振电路，经过第二电阻R32和第三电阻R33分别给第一三极管N1和第二三极管N2的基极施加正向偏置。上电后第一三极管N1先导通，第一三极管N1导通后其集电极电压降低至接近电源地的电压，经过第十二电容C12耦合至第二三极管N2的基极，拉低第二三极管N2的基极电压，使其低于导通电压，阻止第二三极管N2的导通。然后第十二电容C12通过第三电阻R33进行正向充电，逐渐增大第二三极管N2的基极电压，直至该电压达到第二三极管N2的导通电压后，第二三极管N2导通。此时第二三极管N2的集电极电压与发射极电压接近电源地电压，通过第十一电容C11耦合至第一三极管N1的基极，使第一三极管N1的基极电压低于导通电压，进而使得第一三极管N1关断。第一三极管N1和第二三极管N2以此顺序依次导通和关断，在直流电压起振电路的输出端形成近似方波电压信号。第一二极管D1用于防止电源接反对电路的损害，起到保护作用。电感L1、第十电容C10和第B电容CB构成LC滤波电路。热敏电阻RT1用于对电源和电路板的保护，防止24V电源短路等故障出现。

第三接插件J3采用菲尼克斯的ME22,5OT-MSTBOSET配套插件实现，热敏电阻RT1采用RXEF010实现，第一二极管D1采用1N4148实现，第一三极管N1和第二三极管N2均采用2N5551实现。

如图3所示，双电压稳压输出电路包括变压器T1、第A电容CA、第一电容C1、第二电容C2、第六电容C6、第七电容C7、第十四电容C14、第十五电容C15、第十八电容C18、第十九电容C19、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第五三端稳压电路V5、第六三端稳压电路V6、第七三端稳压电路V7和第八三端稳压电路V8。变压器T1的2引脚与直流电压起振电路的第三输出端连接。变压器T1的4引脚与直流电压其起振电路的第一输出端连接。变压器T1的6引脚与直流电压起振电路的第二输出端连接。变压器T1的1引脚分别与第五二极管D5的负极和第四电容C4的正极连接。变压器T1的3引脚分别与第A电容CA的一端、第十九电容C19的一端、第十八电容C18的另一端、第七三端稳压电路V7的接地端、第六三端稳压电路V6的接地端、第七电容C7的一端、第六电容C6的一端和电源地连接。变压器T1的5引脚分别与信号地和第A电容CA的另一端连接。变压器T1的7引脚分别与第三二极管D3的正极和第二二极管D2的负极连接。第A电容CA的一端分别与第十九电容C19的一端、第十八电容C18的另一端、第七三端稳压电路V7的接地端、第六三端稳压电路V6的接地端、第七电容C7的一端、第六电容C6的一端和电源地连接，第A电容CA的另一端与信号地连接。第五二极管D5的负极与第四二极管D4的正极连接，第五二极管D5的正极分别与第十九电容C19的另一端和第七三端稳压电路V7的输入端连接。第四二极管D4的负极分别与第十八电容C18的一端和第六三端稳压电路V6的输入端连接。第三二极管D3的正极与第二二极管D2的负极连接，第三二极管D3的负极分别与第十四电容C14的一端和第八三端稳压电路V8的输入端连接。第二二极管D2的正极分别与第十五电容C15的另一端和第五三端稳压电路V5的输入端连接。第十九电容C19的一端分别与第十八电容C18的另一端、第七三端稳压电路V7的接地端、第六三端稳压电路V6的接地端、第七电容C7的一端、第六电容C6的一端和电源地连接，第十九电容C19的另一端与第七三端稳压电路V7的输入端连接。第十八电容C18的一端与第六三端稳压电路V6的输入端连接，第十八电容C18的另一端分别与第七三端稳压电路V7的接地端、第六三端稳压电路V6的接地端、第七电容C7的一端、第六电容C6的一端和电源地连接。第十四电容C14的一端与第八三端稳压电路V8的输入端连接，第十四电容C14的另一端分别与第十五电容C15的一端、第八三端稳压电路V8的接地端、第五三端稳压电路V5的接地端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端和信号地连接。第十五电容C15的一端分别与第八三端稳压电路V8的接地端、第五三端稳压电路V5的接地端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端和信号地连接，第十五电容C15的另一端与第五三端稳压电路V5的输入端连接。第七三端稳压电路V7的接地端分别与第六三端稳压电路V6的接地端、第七电容C7的一端、第六电容C6的一端和电源地连接，第七三端稳压电路V7的输出端分别与第七电容C7的另一端和双电压稳压输出电路第一输出端连接。第六三端稳压电路V6的接地端分别与第七电容C7的一端、第六电容C6的一端和电源地连接，第六三端稳压电路V6的输出端分别与第六电容C6的另一端和双电压稳压输出电路第二输出端连接。第八三端稳压电路V8的接地端分别与第五三端稳压电路V5的接地端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端和信号地连接，第八三端稳压电路V8的输出端分别与第一电容C1的另一端和双电压稳压输出电路第三输出端连接。第五三端稳压电路V5的接地端分别与第一电容C1的一端、第二电容C2的一端和信号地连接，第五三端稳压电路V5的输出端分别与第二电容C2的另一端和双电压稳压输出电路第四输出端连接。第七电容C7的一端分别与第六电容C6的一端和电源地连接，第七电容C7的另一端与双电压稳压输出电路第一输出端连接。第六电容C6的一端与电源地连接，第六电容C6的另一端与双电压稳压输出电路第二输出端连接。第一电容C1的一端分别与第二电容C2的一端和信号地连接，第一电容C1的另一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接。第二电容C2的一端与电源地连接，第二电容C2的另一端与双电压稳压输出电路第四输出端连接。

如图3所示，双电压稳压输出电路的工作原理如下：变压器T1接收直流电压起振电路输出的近似方波电压信号，通过变压器T1的两组副边绕组输出两路相互隔离的交流电压，每组交流电压分别通过四个三端稳压电路V5、V8和V7、V6进行线性调整后，输出两组相互隔离的±12V电源，两组电源分别为电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路供电。

变压器T1采用三端输入，耦合两路输出的变压器实现，第五三端稳压电路V5和第七三端稳压电路V7均采用LM79L12实现，第六三端稳压电路V6和第八三端稳压电路V8均采用LM78L12实现，第十四电容C14、第十五电容C15、第十八电容C18和第十九电容C19均采用电容值为10UF的电解电容实现。

如图4所示，输入电流信号转换及隔离电路包括第一接插件J1、第三电容C3、第四电容C4、第二十七电容C27、瞬态抑制二极管D7、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和隔离放大器U1。第一接插件J1的1引脚分别与第二十七电容C27的一端、瞬态抑制二极管D7的一端和第十电阻R10的一端连接。第一接插件J1的4引脚分别与第二十七电容C27的另一端、瞬态抑制二极管D7的另一端、第十二电阻R12的一端和信号地连接。第二十七电容C27的一端与分别与瞬态抑制二极管D7的一端和第十电阻R10的一端连接，第二十七电容C27的另一端分别与瞬态抑制二极管的另一端、第十二电阻R12的一端和信号地连接。瞬态抑制二极管D7的一端与第十电阻R10的一端连接，瞬态抑制二极管D7的另一端分别与第十二电阻R12的一端和信号地连接。第十电阻R10的另一端分别与第十一电阻R11的一端和第十二电阻R12的另一端连接。第十一电阻R11的另一端与隔离放大器U1的15引脚连接。第三电容C3的一端与信号地连接，第三电容C3的另一端与隔离放大器U1的1引脚连接。第四电容C4的一端与信号地连接，第四电容C4的另一端与隔离放大器U1的2引脚连接。隔离放大器U1的16引脚与信号地连接。隔离放大器U1的7引脚与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接。隔离放大器U1的8引脚与电源地连接。隔离放大器U1的9引脚与双电压稳压输出电路的第二输出端连接。隔离放大器U1的10引脚与双电压稳压输出电路的第一输出端连接。

如图4所示，输入电流信号转换及隔离电路的工作原理如下：0-20mA电流信号通过第一接插件J1的1引脚和4引脚进入输入电流信号转换及隔离电路，0-20mA电流信号通过第一接插件J1的1引脚输出，流经第十电阻R10、第十二电阻R12到信号地，经过第十电阻R10和第十二电阻R12分压后向隔离放大器U1的15引脚输出0-2.2V的电压信号。隔离放大器U1接收0-2.2V电压信号，经过1倍增益放大后通过7引脚输出0-2.2V电压信号，该电压信号输出给运算放大偏置及输出电路。第二十七电容C27用于滤除输入的电流信号中的噪声，第三电容C3和第四电容C4分别用于滤除隔离放大器U1电源端的噪声，瞬态抑制二极管D7用于对输入电流信号转换及隔离电路进行保护，防止输入的电流信号的过冲对电路造成损害。

第一接插件J1采用菲尼克斯的ME22,5OT-MSTBOSET配套插件实现，瞬态抑制二极管D7采用SMAJ10CA-TR实现，隔离放大器U1采用ISO124P-DIP16实现。

如图5所示，运算放大偏置及输出电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第一稳压源V1、第二稳压源V2、第一电位器P1、第二电位器P2、第一运算放大器U3A和第二运算放大器U3B。第八电阻R8的一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接，第八电阻R8的另一端分别与第一稳压源V1的参考端、第一稳压源V1的阴极和第二电位器P2的1引脚连接。第九电阻R9的一端与双电压稳压输出电路第四输出端连接，第九电阻R9的另一端分别与第二稳压源V2的阳极和第二电位器P2的3引脚连接。第一稳压源V1的参考端分别与第一稳压源V1的阴极和第二电位器P2的1引脚连接，第一稳压源V1的阳极分别与第二稳压源V2的参考端、第二稳压源V2的阴极和电源地连接，第一稳压源V1的阴极与第二电位器P2的1引脚连接。第二稳压源V2的参考端分别与第二稳压源V2的阴极和电源地连接，第二稳压源V2的阳极与第二电位器P2的3引脚连接，第二稳压源V2的阴极与电源地连接。第二电位器P2的2引脚与第七电阻R7的一端连接。第七电阻R7的另一端与第一运算放大器U3A的3引脚连接。第一运算放大器U3A的2引脚分别与第一运算放大器U3A的1引脚和第六电阻R6的一端连接，第一运算放大器U3A的4引脚与双电压稳压输出电路第一输出端连接，第一运算放大器U3A的8引脚与双电压稳压输出电路第二输出端连接，第一运算放大器U3A的1引脚与第六电阻R6的一端连接。第二十五电容C25的一端与与双电压稳压输出电路第四输出端连接，第二十五电容C25的另一端与电源地连接。第二十六电容C26的一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接，第二十六电容C26的另一端与电源地连接。第六电阻R6的另一端与第一电位器P1的1引脚连接。第一电位器P1的2引脚分别与第一电位器P1的3引脚、第二运算放大器U3B的6引脚和第五电阻R5的一端连接，第一电位器P1的3引脚分别与第二运算放大器U3B的6引脚和第五电阻R5的一端连接。第二运算放大器U3B的5引脚与输入电流信号转换及隔离电路中隔离放大器U1的7引脚连接，第二运算放大器U3B的6引脚与第五电阻R5的一端连接，第二运算放大器U3B的7引脚分别与运算放大偏置及输出电路的输出端和第五电阻R5的另一端连接。第五电阻R5的另一端与运算放大偏置及输出电路的输出端连接。

如图5所示，运算放大偏置及输出电路的工作原理如下：利用第一稳压源V1、第二稳压源V2和第二电位器P2构成一个精密的电压调节电路，通过调节第二电位器P2，使得第一运算放大器U3A的输入端得到稳定的0V电压，第二运算放大器U3B的输出端也同样输出一个稳定的0V电压。通过调节第二电位器P2还可得到运放工作状态下的稳定偏置和失调电压。将输入电流信号转换及隔离电路中隔离放大器U1输出的电压信号输入到第二运算放大器U3B的正向输入端，调节第一电位器P1即可得到对应于输入0-20mA电流信号的输出电压值，并得到达到良好的线性度。隔离放大器U1变送来的0～2.2V电压，经过第二运算放大器U3B进行放大成0～5V电压，电压增益约为2.26。

第一稳压源V1和第二稳压源V2均采用TL431A实现，第一运算放大器U3A和第二运算放大器U3B均采用AD827JN实现。

本发明包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路。本发明可以实现将将输入的相互独立的两路电流信号转换成对应的两路电压信号进行输出，并将输入和输出信号进行隔离，避免相互干扰，且能够在工作环境温度发生变化时可以保证偏置电压精度。

Claims (9)

1.一种核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：它包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路；直流电压起振电路的输出端与双电压稳压输出电路的输入端连接，双电压稳压输出电路的输出端分别与输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路的输入端连接，输入电流信号转换及隔离电路的输出端与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接；输入电流信号转换及隔离电路用于将输入的电流信号转换为等比例的隔离电压信号，直流电压起振电路用于将输入的电压信号转换为近似方波电压信号，双电压稳压输出电路用于将直流电压起振电路输出的近似方波电压信号转换为两组相互隔离的电压信号，两组电压信号分别为输入电流信号转换及隔离电路和运算放大偏置及输出电路供电，运算放大偏置及输出电路用于将输入电流信号转换及隔离电路输出的等比例的隔离电压信号进行放大后输出。

2.根据权利要求1所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的直流电压起振电路包括第三接插件(J3)、热敏电阻(RT1)、第一二极管(D1)、电感(L1)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)、第B电容(CB)、第二电阻(R32)、第三电阻(R33)、第四电阻(R34)、第一三极管(N1)和第二三极管(N2)；第三接插件(J3)的1引脚与电源地连接；第三接插件(J3)的2引脚分别与第B电容(CB)的一端、第十电容(C10)的一端和电源地连接；第三接插件(J3)的3引脚与热敏电阻(RT1)的一端连接；热敏电阻(RT1)的另一端与第一二极管(D1)的正极连接；第一二极管(D1)的负极与电感(L1)的一端连接；电感(L1)的另一端分别与第十电容(C10)的另一端连接和第四电阻(R34)的一端连接；第B电容(CB)的一端分别与第十电容(C10)的一端和电源地连接，第B电容(CB)的另一端与信号地连接；第四电阻(R34)的一端连接到直流电压起振电路的第一输出端，第四电阻(R34)的另一端分别与第二电阻(R32)的一端和第三电阻(R33)的一端连接；第二电阻(R32)的另一端分别与第十三电容(C13)的一端、第十一电容(C11)的一端和第一三极管(N1)的基极连接；第三电阻(R33)的另一端分别与第十三电容(C13)的另一端、第十二电容(C12)的一端和第二三极管(N2)的基极连接；第十三电容(C13)的一端分别与第十一电容(C11)的一端和第一三极管(N1)的基极连接，第十三电容(C13)的另一端分别与第十二电容(C12)的一端和第二三极管(N2)的基极连接；第十一电容(C11)的一端与第一三极管(N1)的基极连接，第十一电容(C11)的另一端分别与第二三极管(N2)的集电极和直流电压起振电路的第二输出端连接；第十二电容(C12)的一端与第二三极管(N2)的基极连接，第十二电容(C12)的另一端分别与第一三极管(N1)的集电极和直流电压起振电路的第三输出端连接；第一三极管(N1)的发射极与电源地连接，第一三极管(N1)的集电极与直流电压起振电路的第三输出端连接；第二三极管(N2)的发射极与电源地连接，第二三极管(N2)的集电极与直流电压起振电路的第二输出端连接。

3.根据权利要求2所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的第三接插件(J3)采用菲尼克斯的ME22,5OT-MSTBOSET配套插件实现，热敏电阻(RT1)采用RXEF010实现，第一二极管(D1)采用1N4148实现，第一三极管(N1)和第二三极管(N2)均采用2N5551实现。

4.根据权利要求1所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的双电压稳压输出电路包括变压器(T1)、第A电容(CA)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第十四电容(C14)、第十五电容(C15)、第十八电容(C18)、第十九电容(C19)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第五三端稳压电路(V5)、第六三端稳压电路(V6)、第七三端稳压电路(V7)和第八三端稳压电路(V8)；变压器(T1)的2引脚与直流电压起振电路的第三输出端连接；变压器(T1)的4引脚与直流电压其起振电路的第一输出端连接；变压器(T1)的6引脚与直流电压起振电路的第二输出端连接；变压器(T1)的1引脚分别与第五二极管(D5)的负极和第四电容(C4)的正极连接；变压器(T1)的3引脚分别与第A电容(CA)的一端、第十九电容(C19)的一端、第十八电容(C18)的另一端、第七三端稳压电路(V7)的接地端、第六三端稳压电路(V6)的接地端、第七电容(C7)的一端、第六电容(C6)的一端和电源地连接；变压器(T1)的5引脚分别与信号地和第A电容(CA)的另一端连接；变压器(T1)的7引脚分别与第三二极管(D3)的正极和第二二极管(D2)的负极连接；第A电容(CA)的一端分别与第十九电容(C19)的一端、第十八电容(C18)的另一端、第七三端稳压电路(V7)的接地端、第六三端稳压电路(V6)的接地端、第七电容(C7)的一端、第六电容(C6)的一端和电源地连接，第A电容(CA)的另一端与信号地连接；第五二极管(D5)的负极与第四二极管(D4)的正极连接，第五二极管(D5)的正极分别与第十九电容(C19)的另一端和第七三端稳压电路(V7)的输入端连接；第四二极管(D4)的负极分别与第十八电容(C18)的一端和第六三端稳压电路(V6)的输入端连接；第三二极管(D3)的正极与第二二极管(D2)的负极连接，第三二极管(D3)的负极分别与第十四电容(C14)的一端和第八三端稳压电路(V8)的输入端连接；第二二极管(D2)的正极分别与第十五电容(C15)的另一端和第五三端稳压电路(V5)的输入端连接；第十九电容(C19)的一端分别与第十八电容(C18)的另一端、第七三端稳压电路(V7)的接地端、第六三端稳压电路(V6)的接地端、第七电容(C7)的一端、第六电容(C6)的一端和电源地连接，第十九电容(C19)的另一端与第七三端稳压电路(V7)的输入端连接；第十八电容(C18)的一端与第六三端稳压电路(V6)的输入端连接，第十八电容(C18)的另一端分别与第七三端稳压电路(V7)的接地端、第六三端稳压电路(V6)的接地端、第七电容(C7)的一端、第六电容(C6)的一端和电源地连接；第十四电容(C14)的一端与第八三端稳压电路(V8)的输入端连接，第十四电容(C14)的另一端分别与第十五电容(C15)的一端、第八三端稳压电路(V8)的接地端、第五三端稳压电路(V5)的接地端、第一电容(C1)的一端、第二电容(C2)的一端和信号地连接；第十五电容(C15)的一端分别与第八三端稳压电路(V8)的接地端、第五三端稳压电路(V5)的接地端、第一电容(C1)的一端、第二电容(C2)的一端和信号地连接，第十五电容(C15)的另一端与第五三端稳压电路(V5)的输入端连接；第七三端稳压电路(V7)的接地端分别与第六三端稳压电路(V6)的接地端、第七电容(C7)的一端、第六电容(C6)的一端和电源地连接，第七三端稳压电路(V7)的输出端分别与第七电容(C7)的另一端和双电压稳压输出电路第一输出端连接；第六三端稳压电路(V6)的接地端分别与第七电容(C7)的一端、第六电容(C6)的一端和电源地连接，第六三端稳压电路(V6)的输出端分别与第六电容(C6)的另一端和双电压稳压输出电路第二输出端连接；第八三端稳压电路(V8)的接地端分别与第五三端稳压电路(V5)的接地端、第一电容(C1)的一端、第二电容(C2)的一端和信号地连接，第八三端稳压电路(V8)的输出端分别与第一电容(C1)的另一端和双电压稳压输出电路第三输出端连接；第五三端稳压电路(V5)的接地端分别与第一电容(C1)的一端、第二电容(C2)的一端和信号地连接，第五三端稳压电路(V5)的输出端分别与第二电容(C2)的另一端和双电压稳压输出电路第四输出端连接；第七电容(C7)的一端分别与第六电容(C6)的一端和电源地连接，第七电容(C7)的另一端与双电压稳压输出电路第一输出端连接；第六电容(C6)的一端与电源地连接，第六电容(C6)的另一端与双电压稳压输出电路第二输出端连接；第一电容(C1)的一端分别与第二电容(C2)的一端和信号地连接，第一电容(C1)的另一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接；第二电容(C2)的一端与电源地连接，第二电容(C2)的另一端与双电压稳压输出电路第四输出端连接。

5.根据权利要求4所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的变压器(T1)采用三端输入，耦合两路输出的变压器实现，第五三端稳压电路(V5)和第七三端稳压电路(V7)均采用LM79L12实现，第六三端稳压电路(V6)和第八三端稳压电路(V8)均采用LM78L12实现，第十四电容(C14)、第十五电容(C15)、第十八电容(C18)和第十九电容(C19)均采用电容值为10UF的电解电容实现。

6.根据权利要求1所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的输入电流信号转换及隔离电路包括第一接插件(J1)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第二十七电容(C27)、瞬态抑制二极管(D7)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)和隔离放大器(U1)；第一接插件(J1)的1引脚分别与第二十七电容(C27)的一端、瞬态抑制二极管(D7)的一端和第十电阻(R10)的一端连接；第一接插件(J1)的4引脚分别与第二十七电容(C27)的另一端、瞬态抑制二极管(D7)的另一端、第十二电阻(R12)的一端和信号地连接；第二十七电容(C27)的一端与分别与瞬态抑制二极管(D7)的一端和第十电阻(R10)的一端连接，第二十七电容(C27)的另一端分别与瞬态抑制二极管的另一端、第十二电阻(R12)的一端和信号地连接；瞬态抑制二极管(D7)的一端与第十电阻(R10)的一端连接，瞬态抑制二极管(D7)的另一端分别与第十二电阻(R12)的一端和信号地连接；第十电阻(R10)的另一端分别与第十一电阻(R11)的一端和第十二电阻(R12)的另一端连接；第十一电阻(R11)的另一端与隔离放大器(U1)的15引脚连接；第三电容(C3)的一端与信号地连接，第三电容(C3)的另一端与隔离放大器(U1)的1引脚连接；第四电容(C4)的一端与信号地连接，第四电容(C4)的另一端与隔离放大器(U1)的2引脚连接；隔离放大器(U1)的16引脚与信号地连接；隔离放大器(U1)的7引脚与运算放大偏置及输出电路的另一输入端连接；隔离放大器(U1)的8引脚与电源地连接；隔离放大器(U1)的9引脚与双电压稳压输出电路的第二输出端连接；隔离放大器(U1)的10引脚与双电压稳压输出电路的第一输出端连接。

7.根据权利要求6所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的第一接插件(J1)采用菲尼克斯的ME22,5OT-MSTBOSET配套插件实现，瞬态抑制二极管(D7)采用SMAJ10CA-TR实现，隔离放大器(U1)采用ISO124P-DIP16实现。

8.根据权利要求1所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的运算放大偏置及输出电路包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第二十五电容(C25)、第二十六电容(C26)、第一稳压源(V1)、第二稳压源(V2)、第一电位器(P1)、第二电位器(P2)、第一运算放大器(U3A)和第二运算放大器(U3B)；第八电阻(R8)的一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接，第八电阻(R8)的另一端分别与第一稳压源(V1)的参考端、第一稳压源(V1)的阴极和第二电位器(P2)的1引脚连接；第九电阻(R9)的一端与双电压稳压输出电路第四输出端连接，第九电阻(R9)的另一端分别与第二稳压源(V2)的阳极和第二电位器(P2)的3引脚连接；第一稳压源(V1)的参考端分别与第一稳压源(V1)的阴极和第二电位器(P2)的1引脚连接，第一稳压源(V1)的阳极分别与第二稳压源(V2)的参考端、第二稳压源(V2)的阴极和电源地连接，第一稳压源(V1)的阴极与第二电位器(P2)的1引脚连接；第二稳压源(V2)的参考端分别与第二稳压源(V2)的阴极和电源地连接，第二稳压源(V2)的阳极与第二电位器(P2)的3引脚连接，第二稳压源(V2)的阴极与电源地连接；第二电位器(P2)的2引脚与第七电阻(R7)的一端连接；第七电阻(R7)的另一端与第一运算放大器(U3A)的3引脚连接；第一运算放大器(U3A)的2引脚分别与第一运算放大器(U3A)的1引脚和第六电阻(R6)的一端连接，第一运算放大器(U3A)的4引脚与双电压稳压输出电路第一输出端连接，第一运算放大器(U3A)的8引脚与双电压稳压输出电路第二输出端连接，第一运算放大器(U3A)的1引脚与第六电阻(R6)的一端连接；第二十五电容(C25)的一端与与双电压稳压输出电路第四输出端连接，第二十五电容(C25)的另一端与电源地连接；第二十六电容(C26)的一端与双电压稳压输出电路第三输出端连接，第二十六电容(C26)的另一端与电源地连接；第六电阻(R6)的另一端与第一电位器(P1)的1引脚连接；第一电位器(P1)的2引脚分别与第一电位器(P1)的3引脚、第二运算放大器(U3B)的6引脚和第五电阻(R5)的一端连接，第一电位器(P1)的3引脚分别与第二运算放大器(U3B)的6引脚和第五电阻(R5)的一端连接；第二运算放大器(U3B)的5引脚与输入电流信号转换及隔离电路中隔离放大器(U1)的7引脚连接，第二运算放大器(U3B)的6引脚与第五电阻(R5)的一端连接，第二运算放大器(U3B)的7引脚分别与运算放大偏置及输出电路的输出端和第五电阻(R5)的另一端连接；第五电阻(R5)的另一端与运算放大偏置及输出电路的输出端连接。

9.根据权利要求8所述的核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号I/O模块，其特征在于：所述的第一稳压源(V1)和第二稳压源(V2)均采用TL431A实现，第一运算放大器(U3A)和第二运算放大器(U3B)均采用AD827JN实现。