CN107942121A - 一种变送器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变送器，包括供电模块、交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块和直流电压电流转换模块；其中，供电模块与整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块分别连接，交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块依次连接；直流电压电流转换模块包括XTR110芯片、第一电容、第二电容、第一至第五电阻、稳压二极管、滑动变阻器、NPN三极管和P沟道MOS管。本发明可输出精度高、可靠性强的直流电流信号，精度高、抗干扰能力强；本发明结构简单、大大降低了生产成本，具有很强的实用性和通用性。

Description

一种变送器
技术领域
本发明涉及电压电流转换技术领域，特别是一种变送器。
背景技术
变送器是遥测系统中常用的监测、计量设备之一，是信息采集系统中的重要组成部分。随着电子信息技术的飞速发展，人们对信息采集技术的要求越来越高。变送器实现多变量信号采集，集成度高和具有很强的通用性已成为其主要的发展趋势。
变送器是将感受的物理量、化学量等信息按一定规律转换成便于测量和传输的标准化信号的装置，是单元组合仪表的组成部分。变送器也可以说是一种输出为标准化信号的传感器。
变压器的电路中影响变送器精度的因素很多，主要的有以下几种。
(1)非线性元件的影响 常规的电压、电流变送器多为交流变换器(小互感器)，次级工频交流信号经过整流、滤波、稳压后获得最终的直流信号。由于整流二极管，它们是非线性器件，因此它的电压、电流曲线均存在非线性特征。
(2)变送器铁芯的影响常规变送器变换中均采用铁芯材料作为导磁介质。一方面由于铁磁材料所表现出来的非线性特征(磁化喵线的起始区和饱和区)，并非是一种理想的线性传输关系，因此必然会对变送器的精度产生影响。另一方面，由于铁磁材料的磁滞性，铁芯对变送器的精度也会产生影响。一般在工频范围内，常规的硅钢片滞后角度在0°～15°内变化，而这个滞后角度的存在相当于增加了无功功率的成分，由于常规功率变送器是把电压和电流信号通过乘法器运算得出功率，所以这个滞后角度也会影响到功率变送器的精度。
(3)运算放大器的影响 常规电量变送器大多由运算放大器组成，温度对运算放大器的工作影响很大，温度发生变化，“零”点漂移，使得工作点不稳定，直接影响了变送器的精度和可靠性。
(4)变送器整定值选取的影响 变送器的整定值虽然在选取时尽可能接近满值，但实际使用时变送器往往不能工作在线性区而造成误差。
(5)阻抗不匹配造成的误差影响
(6)系统不平衡的影响 常规变送器计算功率一般近似认为系统是平衡的，但实际上是不平衡的，系统的这种不平衡往往也对变送器的精度产生影响。
电压变送器是一种将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。现有的电压变送器可实现对高（500-1000V）电压的精确测量，输出标准的0-20mA直流电流信号，但存在的缺陷是：其中的电源供电电路为了后续器件、芯片选型方面比较通用，往往使用+15V电源产生-15V电源进行供电；在电流电压（I/V）转换方面使用小型电流传感器进行隔离测量，存在需提供电源供电，且成本比较高；为了把I/V转换来的交流电压转换为理想的直流电压信号，大部分变送器都是用真有效值转换芯片，成本较高；电压电流（V/I）转换部分通过分离元件搭接电路输出0-20mA直流电流信号，在精度、温度特性方面不可控。目前，国内市场上存在的变送器普遍存在功能单一、多变送器组合体积大、不便安装、对工作环境要求高等问题，此类产品结构复杂，精度不高，抗干扰性差，电路复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种变送器，本发明可输出精度高、可靠性强的直流电流信号，精度高、抗干扰能力强。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
根据本发明提出的一种变送器，包括供电模块、交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块和直流电压电流转换模块；其中，
供电模块与整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块分别连接，交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块依次连接；
直流电压电流转换模块包括XTR110芯片、第一电容、第二电容、第一至第五电阻、稳压二极管、滑动变阻器、NPN三极管和P沟道MOS管，XTR110芯片的第12引脚与NPN三极管的发射极、XTR110芯片的第3引脚分别连接，第三电阻的一端与电源、第一电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端与第二电阻的一端、NPN三极管的基极分别连接，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端与NPN三极管的集电极连接，XTR110芯片的第4引脚、第2引脚均接地，XTR110芯片的第5引脚与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极接地，XTR110芯片的第16引脚与电源、第一电容的一端分别连接，第一电容的另一端接地，XTR110芯片的第1引脚、第13引脚分别与P沟道MOS管的源极连接，XTR110芯片的第14引脚与P沟道MOS管的栅极连接，XTR110芯片的第6引脚与滑动变阻器的一端连接，XTR110芯片的第7引脚与滑动变阻器的另一端连接，滑动变阻器的滑动端与第五电阻的一端、XTR110芯片的第10引脚、第四电阻的一端、地分别连接，第五电阻的另一端与XTR110芯片的第8引脚连接，第四电阻的另一端与XTR110芯片的第9引脚连接。
作为本发明所述的一种变送器进一步优化方案，电源为+15V电源。
作为本发明所述的一种变送器进一步优化方案，NPN三极管的型号为2N5551。
作为本发明所述的一种变送器进一步优化方案，稳压二极管的型号为lN4627。
作为本发明所述的一种变送器进一步优化方案，P沟道MOS管的型号为IRF1010E。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明可输出精度高、可靠性强的直流电流信号，精度高、抗干扰能力强；
（2）本发明结构简单、大大降低了生产成本，具有很强的实用性和通用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种变送器，包括供电模块、交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块和直流电压电流转换模块；其中，
供电模块与整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块分别连接，交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块依次连接；
直流电压电流转换模块包括XTR110芯片、第一电容、第二电容、第一至第五电阻、稳压二极管、滑动变阻器、NPN三极管和P沟道MOS管，XTR110芯片的第12引脚与NPN三极管的发射极、XTR110芯片的第3引脚分别连接，第三电阻的一端与电源、第一电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端与第二电阻的一端、NPN三极管的基极分别连接，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端与NPN三极管的集电极连接，XTR110芯片的第4引脚、第2引脚均接地，XTR110芯片的第5引脚与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极接地，XTR110芯片的第16引脚与电源、第一电容的一端分别连接，第一电容的另一端接地，XTR110芯片的第1引脚、第13引脚分别与P沟道MOS管的源极连接，XTR110芯片的第14引脚与P沟道MOS管的栅极连接，XTR110芯片的第6引脚与滑动变阻器的一端连接，XTR110芯片的第7引脚与滑动变阻器的另一端连接，滑动变阻器的滑动端与第五电阻的一端、XTR110芯片的第10引脚、第四电阻的一端、地分别连接，第五电阻的另一端与XTR110芯片的第8引脚连接，第四电阻的另一端与XTR110芯片的第9引脚连接。
电源为+15V电源。NPN三极管的型号为2N5551。稳压二极管的型号为lN4627。P沟道MOS管的型号为IRF1010E。
供电模块，用于给整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块供电；
交流电流电压转换模块，用于将交流电流转换为交流电压后输出至整流模块；
整流模块，用于将交流电压转换为直流电压，并输出至滤波模块；
滤波模块，用于对直流电压进行滤波，输出滤波后的直流电压至直流电压电流转换模块；
直流电压电流转换模块，用于将滤波后的直流电压转换为直流电流后输出。
本发明可输出精度高、可靠性强的直流电流信号，精度高、抗干扰能力强；本发明结构简单、大大降低了生产成本，具有很强的实用性和通用性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种变送器，其特征在于，包括供电模块、交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块和直流电压电流转换模块；其中，
供电模块与整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块分别连接，交流电流电压转换模块、整流模块、滤波模块、直流电压电流转换模块依次连接；
直流电压电流转换模块包括XTR110芯片、第一电容、第二电容、第一至第五电阻、稳压二极管、滑动变阻器、NPN三极管和P沟道MOS管，XTR110芯片的第12引脚与NPN三极管的发射极、XTR110芯片的第3引脚分别连接，第三电阻的一端与电源、第一电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端与第二电阻的一端、NPN三极管的基极分别连接，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端与NPN三极管的集电极连接，XTR110芯片的第4引脚、第2引脚均接地，XTR110芯片的第5引脚与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极接地，XTR110芯片的第16引脚与电源、第一电容的一端分别连接，第一电容的另一端接地，XTR110芯片的第1引脚、第13引脚分别与P沟道MOS管的源极连接，XTR110芯片的第14引脚与P沟道MOS管的栅极连接，XTR110芯片的第6引脚与滑动变阻器的一端连接，XTR110芯片的第7引脚与滑动变阻器的另一端连接，滑动变阻器的滑动端与第五电阻的一端、XTR110芯片的第10引脚、第四电阻的一端、地分别连接，第五电阻的另一端与XTR110芯片的第8引脚连接，第四电阻的另一端与XTR110芯片的第9引脚连接。
2.根据权利要求1所述的一种变送器，其特征在于，电源为+15V电源。
3.根据权利要求1所述的一种变送器，其特征在于，NPN三极管的型号为2N5551。
4.根据权利要求1所述的一种变送器，其特征在于，稳压二极管的型号为lN4627。
5.根据权利要求1所述的一种变送器，其特征在于，P沟道MOS管的型号为IRF1010E。
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