CN201054184Y - 电压电流信号转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电压电流信号转换装置，包括：电压/电流转换单元，用于接收切换逻辑模块的控制信号，选择接收外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，并转换为电流信号输出；上述的切换逻辑单元；时钟伺服系统，用于接收切换逻辑模块的控制信号、外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，生成计数符号/脉冲输出给自动时钟系统；自动时钟系统，根据接收的时钟信号生成模拟的电压信号输出提供给电压/电流转换单元；手动控制时钟单元，用于在手动控制状态下时，向自动时钟系统提供时钟信号。本实用新型可实现在不同情况下的电压到电流信号的转换。

Description

电压电流信号转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种电压电流信号转换装置。

背景技术

在反应堆保护系统、控制系统即监测系统中，经常需要将电压信号转换为电流信号，由电流信号控制执行元件，还需要能够接收人工控制和自动控制转换的功能，以在必要情况下转为人工控制，并能够转为自动控制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种电压电流信号转换装置，以实现在不同情况下的电压到电流信号的转换。

本实用新型的进一步的目的是能够接收人工的控制对电压到电流信号转换的控制。

本实用新型提供的电压电流信号转换装置，包括：

电压/电流转换单元，用于接收切换逻辑模块的控制信号，选择接收外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，并转换为电流信号输出；

自动时钟系统，用于根据接收的时钟信号，生成模拟的电压信号输出提供给电压/电流转换单元；

时钟伺服系统，用于接收切换逻辑模块的控制信号、外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，生成计数符号/脉冲输出给自动时钟系统；

切换逻辑单元，用于控制电压/电流转换单元选择外部自动输入信号或是自动时钟系统输出的信号作为输入；以及将控制信号传输给时钟伺服系统；还用于将显示灯控制信号发送给显示灯。

手动控制时钟单元，用于在手动控制状态下时，向自动时钟系统提供时钟信号。

其中，自动时钟系统包括：计数系统，用于实现数字计数；数字模拟转换系统，用于实现数字信号到模拟信号的转换。

其中，计数系统包括：计数器控制逻辑单元，接收时钟伺服系统输出的计数符号/脉冲或来自手动控制时钟单元的时钟及升降信号，将对应计数符号和脉冲对应输出给可逆计数器；可逆计数器，依据接收控制逻辑的信号进行计数，并将进位符发送给计数限制器；计数限制器，根据可逆计数器的进位符控制控制逻辑是否停止计数符号。

其中，数字模拟转换系统包括：R/2R网络，用于实现数字信号到模拟信号的转换；输出适配器，用于将R/2R网络输出的模拟信号进行放大以匹配输出。

其中，时钟伺服系统包括：比较器，用于比较外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号以输出不同逻辑信号；自控时钟单元，根据接收的切换逻辑单元的逻辑信号输出时钟或截至；计数伺服单元，根据由比较器输出的逻辑信号，决定自控时钟单元输出的时钟脉冲的输出。

其中，进一步包括：时钟手动/自动切换单元，用于根据手动/自动的输入控制端口的指令，发出使用手动控制时钟单元或使用自动时钟的指令。

其中，进一步包括：手动方式显示单元，用于在手动方式状态下进行显示。

其中，进一步包括：手动/自动方式指示继电器，用于指示是处于手动还是自动方式。

其中，进一步包括：强制手动方式显示单元，用于指示是处于强制手动方式状态。

由上可以看出，本实用新型提供的电压电流信号转换装置，可以实现将电压信号转换为电流信号，以提供电流信号区控制执行元件。本实用新型还实现可接收人工控制，实现人-机通讯。

附图说明

图1是电压电流转换装置原理图；

图2是电压/电流转换单元；

图3是控制逻辑单元；

图4是计数限制器单元；

图5是包含可逆计数器、R/2R网络和输出适配器的电路；

图6是时钟伺服系统；

图7是切换逻辑单元；

图8是时钟手动/自动切换单元；

图9是手动控制时钟单元；

图10是手动方式显示单元；

图11是强制手动方式显示单元；

图12是手动/自动方式指示继电器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1示出了本实用新型电压监测装置原理图，包括：电压/电流转换单元、自动时钟系统、时钟伺服系统、切换逻辑、手动控制系统单元。其中：

电压/电流转换单元，用于接收切换逻辑模块的控制信号，选择接收外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，并转换为电流信号输出。

自动时钟系统，用于根据接收的时钟信号，生成模拟的电压信号输出提供给电压/电流转换单元。

时钟伺服系统，用于接收切换逻辑模块的控制信号(自动/手动＝1/0)、外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，生成计数符号(包括符号/脉冲)输出给自动时钟系统。

切换逻辑单元，用于控制电压/电流转换单元选择外部自动输入信号(在运行模式为自动下)或是自动时钟系统输出的信号(运行模式为手动下：手动/强制手动/恢复正常后的强制手动)作为输入；以及将控制信号传输给时钟伺服系统；还用于将显示灯控制信号发送给显示灯。

手动控制时钟单元，用于在手动控制状态下时，向自动时钟系统的控制逻辑单元提供时钟。

自动时钟单元，用于在自动状态下提供时钟。

另外，还可包括手动方式显示单元、手动/自动方式指示继电器、手动/自动切换单元、强制手动方式显示单元。

下面参加各个附图对本实用新型进行详细说明。

如图2示出了本实用新型的电压/电流转换单元。通过切换逻辑控制的信号控制A、B门，如在自动方式的工作状态下，接通B门断开A门，接收外部自动输入信号，在手动方式的工作状态下，接通A门断开B门接收来自自动时钟系统的电压信号。

接收的信号的电压/电流变换是通过集成电路放大器U15来实现的，输出电流通过电阻R33，R30，R31，R32，R34的输入电压相对应，从而电流在任何时候通过这些电阻达到平衡，并在放大器U15的正、负输入端之间产生接近于零的电压(按增益确定)。

输出电流通过电阻R33的电压降可以通过端子21-23和9-11之间的控制站指示器来显示。对输出电流可以进行保护以防止通过输出端可能反馈的过电压，正电压或正半波电压由二极管D9截断，负电压或负半波电压由二极管D8返回公共端，输出电流由R37限制。

同时，可在信号输入端22引入正的过电压情况下，通过设置齐纳二极管D2限制施加到输入端的输入信号。如果加注信号输入端22的是负电压的话，即二极管D4限制加至B门输入的电压为VSS＝+1V。

参照图1示出的本实用新型的自动时钟系统，其包括：计数系统和数字模拟转换系统。其中计数系统用于实现数字计数，包括控制逻辑单元、可逆计数器、计数限制器；数字模拟转换系统用于实现数字信号到模拟信号的转换，包括则2R网络、输出适配器。下面进行详细说明。

如图3示出了控制逻辑单元，是可逆计数器的计数伺服系统，接收时钟伺服系统输出的计数符号(包括符号/脉冲)或来自手动控制时钟单元(参见图9)的时钟及升降信号，将对应计数符号(升/降)的符号和脉冲对应输出给可逆计数器；(还接收手动控制时钟、升/降信号)其中：

电路U7-3和U7-4分别构成用于增加可逆计数器内容的增加手动控制和用于减少可逆计数器内容的减少手动控制。在自动方式时，电路U6-1和U6-2构成相对于外部输入自动信号的可逆计数器输出信号伺服系统。在计数器内容是最大或最小时，电路U5-1和U6-3能截止可逆计数器的计数电路。电路U4-1和U4-3在手动方式时传输由手动时钟输出的计数器脉冲，或在自动方式时传输由自动时钟经过伺服系统输出的计数器脉冲。电路U4-2和U4-4控制增计数符号。下面详细说明：

a)在手动方式时

在增一减控制操作时，手动时钟发出逻辑脉冲0和1至U7-3输入9和U7-4输入12。

自动伺服系统被截止并发出逻辑信号1至U6-1输入1和U6-2输入6。

如下表1示出了手动方式下的各电路的逻辑状态：

表1

由表1可见，在没有手动控制信号时，手动时钟及上升和下降控制器(端口10和12)发出逻辑信号0。如果有逻辑信号1加至端口10的上升控制器(要使可逆计数器计数上升)，手动时钟脉冲传送至输出端口作为输出脉冲，输出符号1(计数累计)提供给可逆计数器。如果逻辑信号1加至端口12的下降控制器(即要使可逆计数器计数递减)，手动时钟脉冲传送至输出端口作为输出脉冲，输出符号0(计数递减)提供给可逆计数器。

b)在自动方式时

手动时钟被截止并施加逻辑信号0至U7-3输入9和U7-4输入12。根据输入信号(外部自动输入信号或自动时钟系统的输出信号)，伺服系统应输出：当外部自动输入信号比自动时钟系统的输出信号高时，来自时钟伺服系统的逻辑信号1和自动时钟脉冲分别输入至U6-1的1和U6-2的6；当外部自动输入信号比自动时钟系统的输出信号低时，来自时钟伺服系统的自动时钟脉冲和逻辑信号1分别输入至U6-1的1和U6-2的6。

并且，当可逆计数器内容在允许限度范围内，施加到U5-1输入2和U6-3输入8的逻辑信号是1。当可逆计数器内容达到最大，施加到U5-1输入2和U6-3输入8的逻辑信号是0。当可逆计数器内容达到最小，施加到U5-1输入2的逻辑信号是0，到U6-3输入8的是1。

如下表2示出了自动方式下的各电路的逻辑状态：

表2

由表2可以看出，此时，手动时钟关断并发出逻辑信号0，因此U6-1输入2和U6-2输入5置为1。如果外部自动输入信号比自动时钟系统的输出信号高，来自时钟伺服系统的自动时钟脉冲传送至输出端口作为输出脉冲，输出符号为1(计数累计)提供给可逆计数器。如果外部自动输入信号比自动时钟系统的输出信号低，自动时钟脉冲传送至出端口作为输出脉冲，输出符号为0(计数递减)提供给可逆计数器。

c)在截至计数时

可参加下表3示出了在截至计数状态下的各电路的逻辑状态：

表3

如果可逆计数器计数达到最大值，会发出一个附加的增大脉冲信号0至U6-3的输入8上，从而使信号1出现在U4-3的输出端10上，即停止本控制逻辑单元输出脉冲，实现可逆计数器停止计数。

如果可逆计数器计数达到最小值，会发出一个附加的减小脉冲信号0至U5-1的输入2上，从而使信号1出现在U4-3的输出端10上，即停止本控制逻辑单元输出脉冲，实现可逆计数器停止计数。

如图4示出了计数限制器单元，用于根据可逆计数器的进位符控制控制逻辑是否停止计数符号；

只要可逆计数器的计数处于最小值和最大值范围内，其发送信号1给到计数限制器的A和B。当可逆计数器趋于超出限制值时，其发送信号0到计数限制器的A和B。

下表4示出了根据进位信号和计数符号综合各种电路状态：

表4

如表4所示，当可逆计数器的计数值在限制值范围内，计数符号值对输出无影响，U5-2的输出4、U5-4的输出11均为1。

当可逆计数器上升计数时，计数符号值为1；当可逆计数器计数值趋于超过最大值，进位信号为0，使U5-2的输出4为0。

当可逆计数器减小计数时，计数符号值为0；当计数器计数值趋于超过最小值，进位信号为0，使U5-4的输出11为0。

如图5示出了可逆计数器、R/2R网络和输出适配器。其中，可逆计数器用来依据接收控制逻辑的信号进行计数，并将进位符发送给计数限制器；R/2R网络，用于实现数字信号到模拟信号的转换；输出适配器，用于将R/2R网络输出的模拟信号进行放大以匹配输出。

可逆计数器在它的计数输入端接收来自控制逻辑电路的输出(符号和计数脉冲)。根据符号(1累计，0减法)，可逆计数器应累计或减去。在计数期间，并发给计数限制器的进位符号是1，当可逆计数器充满(计数增加)或空(减去)时，发给计数限制器的进位符号变成0。

在电位计P1两端，网络R/2R施加一个相当于计数器内容的模拟信号。

放大器U12(电压输出器设置)匹配模拟信号阻抗并将该模拟信号施加至模件接插件端子24上。由稳压二极管D1和电阻器R19保护放大器U12，以防加到端子上(电压输出端)的过电压。

另外，电阻器R29和稳压二极管D6为电压/电流转换单元提供保护。

如图6所示的时钟伺服系统包括：比较器、自控时钟单元、计数伺服单元。

比较器包括放大器U13，用于比较外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号。当外部输入信号高于自动时钟系统输出信号时，其输出是正的，否则为负的。电阻器R26和稳压二极管D3设定由U13输出的逻辑信号1和0。

自控时钟单元包括电阻器R77、R78、电容器C25相连接的电路U8-1和U10-4，其构成了多谐振荡器，并在U8-1输出3上输出一个取决于它的固有工作频率的逻辑信号(0或1)。当接收切换逻辑单元发出的信号是0时，多谐振荡器被截止，其输出是0，当接收切换逻辑单元发出的信号是1时，多谐振荡器导通，其输出交替为0和1。

计数器伺服系统是由电路U8-2、3和4构成，根据由比较器输出的逻辑信号0或1，决定自控时钟单元输出的时钟脉冲送住U8-3输出10或者U8-4输出11。且，当一个输出发出时钟脉冲时，另一个输出则发出一用于表示计数符号(增加或递减)的逻辑信号。

下表5示出了各个电路的逻辑状态：

表5

由表5可见，当输入信号高于计数器输出信号时，比较器逻辑输出是1，U8-2输入端5和6是1，它的输出4是0，U8-4输出11是1。U8-3输入8是1，它的输出传输自控时钟单元的时钟脉冲。

当输入信号低于计数器输出信号时，比较器逻辑输出是0，A 8-2输入5和6是0，它的输出4是1。U8-4输出11传输自控时钟单元的时钟脉冲；U8-3输入8是0，它的输出是1。

图7示出了切换逻辑单元。该单元主要是用来根据接收的不同信号控制电压/电流转换单元的A门或B门的闭合和打开：

a、手动方式状态下：

自动控制端口接收信号0，根据信号0关断自动门、自动时钟和闪烁灯控制器。手动门控制置1，使电压/电流转换单元的A门接通，从而实现计数器输出信号通过门A到达输出/电流变换器。

b、自动方式状态下：

自动控制端口接收信号1，更改由电路U11-1和U10-3组成的记忆单元的状态。使输出到闪烁灯控制器的信号为0，使输出到电压/电流转换单元的A门的信号为0，使A门为断开状态，；输出到电压/电流转换单元的B门和时钟伺服系统的信号为1，使B门为闭合状态。从而实现外部自动输入信号通过门B传送给电压/电流变换器。

c、强制手动方式状态下：

在自动方式时，自动回路上发生的故障使得端子4上的信号1被消除或者端子5上的信号置0。

记忆单元将信号1发出到闪烁灯控制电路端口，且发向电压/电流变换器B端口信号0，从而断开电压/电流变换器的B门，发向电压/电流变换器A门接收信号1，闭合其A门，实现通过A门将自动时钟系统输出信号通过A门传送给电压/电流变换器。

d、恢复到正常运行条件后的强制手动方式状态下：

当故障消失时，不是端子5上的0消失，就是端子4上出现1，这对记忆单元和门控制状态没有影响。灯继续闪烁，电压/电流输出信号保持在计数器存储器的数值。为了再次转换到自动控制，操纵员将通过把控制站切换到手动来确认手动状态，然后再转换自动方式。

下表6示出了电路的各逻辑状态。

表6

另外，如图8所示，本装置还可包括时钟手动/自动切换单元，用于根据手动/自动的输入控制端口的指令，发出使用手动控制时钟单元或使用自动时钟的指令。

电路U16-1和U16-2构成运行方式记忆单元。通电时，+7.3V电压使电路通过电阻R47转换至手动状态。逻辑信号1加至手动时钟和控制站。逻辑信号0加至自动时钟和运行方式继电器。

当需要手动状态时，使手动控制端1和使能控制上信号均为1，此时至手动控制时钟单元的输出端、手动闪烁灯的输出端为1。

当需要自动状态时，使自动控制端2和使能控制上信号均为1，此时记忆输出逻辑信号发生改变，手动控制时钟单元输出端和手动闪烁灯输出端为0，而至自动时钟输出端和运行方式继电器输出端信号为1。

下表7示出了各个电路的逻辑状态。

表7

如图9示出了手动控制时钟单元，用于在手动控制状态下时，提供时钟。

同电阻R83-R84连通的电路U9-3和U9-4构成一个多谐振荡器，可称之为手动时钟。按照其自身工作频率在U9-4的输出11发出逻辑信号0或1到控制逻辑单元(参见图3)。

时钟运作取决于来自手动/自动转换单元的手动控制逻辑状态信号及通过控制站加到端子8上的使能逻辑信号。下面详细说明：

a、在自动方式状态下：

手动控制逻辑状态为0，时钟关断。

b、在手动方式状态下：来自手动/自动转换单元的手动控制逻辑状态信号为1：

-在没有按动上升-下降按钮时，由控制信号发出的使能信号为1，时钟也关断；

-按动上升-下降按钮时，使能信号为0，时钟运作，并将脉冲发至计数器控制逻辑电路。

在时钟运作时，可以使手动时钟有两种状态，当通过控制站在端子6上加入信号1时，使开关1闭合，它使电阻R82与R83并联而降低时钟时间常数RC，从而使时钟频率加快。

其中，齐纳二极管D20，D25，D33用于设置逻辑信号1。

下表8按照时钟控制状态示出了电路状态：

表8

如图10示出了手动方式显示单元，用于在手动方式状态下进行显示。

其中，电路U11-2和U11-3构成一个闪烁系统。下面进行详细说明：

a、在手动方式状态下：

接收来自切换逻辑单元的信号0，闪烁系统和晶体管Q3断开；

手动控制将逻辑信号1加至Q6的基极，Q6导通，并给控制站指示灯通电。

b、在自动方式状态下：

接收来自切换逻辑单元的信号0，闪烁系统和晶体管Q3断开；

手动控制将逻辑信号0加至Q6的基极，Q6截止，控制站指示灯断开。

c、在强制手动方式状态下：

手动控制将0加到Q6的基极，Q6关断，接收来自切换逻辑单元的信号1，闪烁系统运行，晶体管Q3按照闪烁频率交替地截止和导通，并使控制站指示灯工作。

下表9示出了按照运行方式的电路和控制指示灯的状态：

表9

图11示出了强制手动方式显示单元，详细说明如下：

a、在手动方式状态下：接收来自切换逻辑单元的信号0，晶体管Q7和Q8截止。

b、在自动方式状态下：接收来自切换逻辑单元的信号0，晶体管截止。

c、在强制手动方式状态下：接收来自切换逻辑单元的信号1，晶体管导通。

下表10示出了该电路的控制逻辑状态：

运行模式	切换逻辑	晶体管	显示电路
				手动	0	截止	断开
自动	0	截止	断开
				强制手动	1	导通	接通

表10

图12示出了手动/自动方式指示继电器，用于指示是处于手动还是自动方式。下面进行详细说明：

a、在手动方式状态下：自动控制发出0信号，晶体管Q4和Q5截止。继电器释放，端子25上显示逻辑信号1。

b、在自动方式状态下：自动控制发出1信号，晶体管Q4和Q5导通。继电器得电，端子25上显示逻辑信号0。

c、在强制手动方式状态下：与自动方式相同。

下表11示出了该电路的控制逻辑状态：

运行模式	自动控制	晶体管	逻辑输出	继电器状态
					手动	0	截止	1	释放
自动	1	导通	0	闭合
					强制手动	1	导通	0	闭合

表11

以上对本实用新型进行了详细的介绍，由上可以看出，能够实现将电压信号转换为电流信号，以提供电流信号区控制执行元件。不仅如此，本实用新型还实现可接收远端人工控制，实现人-机通讯，从而通过手动时钟。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电压电流信号转换装置，其特征在于，包括：

电压/电流转换单元，用于接收切换逻辑模块的控制信号，选择接收外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，并转换为电流信号输出；

自动时钟系统，用于根据接收的时钟信号，生成模拟的电压信号输出提供给电压/电流转换单元；

时钟伺服系统，用于接收切换逻辑模块的控制信号、外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号，生成计数符号/脉冲输出给自动时钟系统；

切换逻辑单元，用于控制电压/电流转换单元选择外部自动输入信号或是自动时钟系统输出的信号作为输入；以及将控制信号传输给时钟伺服系统；还用于将显示灯控制信号发送给显示灯；

手动控制时钟单元，用于在手动控制状态下时，向自动时钟系统提供时钟信号。

2.根据权利要求1所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，自动时钟系统包括：

计数系统，用于实现数字计数；

数字模拟转换系统，用于实现数字信号到模拟信号的转换。

3.根据权利要求2所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，计数系统包括：

计数器控制逻辑单元，接收时钟伺服系统输出的计数符号/脉冲或来自手动控制时钟单元的时钟及升降信号，将对应计数符号和脉冲对应输出给可逆计数器；

可逆计数器，依据接收控制逻辑的信号进行计数，并将进位符发送给计数限制器；

计数限制器，根据可逆计数器的进位符控制控制逻辑是否停止计数符号。

4.根据权利要求2所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，数字模拟转换系统包括：

R/2R网络，用于实现数字信号到模拟信号的转换；

输出适配器，用于将R/2R网络输出的模拟信号进行放大以匹配输出。

5.根据权利要求1所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，时钟伺服系统包括：

比较器，用于比较外部自动输入信号或者自动时钟系统的输出信号以输出不同逻辑信号；

自控时钟单元，根据接收的切换逻辑单元的逻辑信号输出时钟或截至；

计数伺服单元，根据由比较器输出的逻辑信号，决定自控时钟单元输出的时钟脉冲的输出。

6.根据权利要求1所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，进一步包括：

时钟手动/自动切换单元，用于根据手动/自动的输入控制端口的指令，发出使用手动控制时钟单元或使用自动时钟的指令。

7.根据权利要求1所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，进一步包括：

手动方式显示单元，用于在手动方式状态下进行显示。

8.根据权利要求1所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，进一步包括：

手动/自动方式指示继电器，用于指示是处于手动还是自动方式。

9.根据权利要求1所述的电压电流信号转换装置，其特征在于，进一步包括：

强制手动方式显示单元，用于指示是处于强制手动方式状态。

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