CN201622146U

CN201622146U - 低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路

Info

Publication number: CN201622146U
Application number: CN2010201329047U
Authority: CN
Inventors: 刁国荣; 周秀成; 王惜方
Original assignee: ZIBO FEIYAN XIANXING CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZIBO FEIYAN XIANXING CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2020-03-12

Abstract

低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路，适用于野外无市电供应的压力变送器控制系统和便携式或手持式压力仪表。包括恒流源电路、基准电压源、信号处理单元、反向和过压保护，其特征在于：设置零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，外部4～15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，传感器与信号处理单元连接，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接得到4～20mA电流，电源4～15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连。成本低、供电可低至4VDC，精度可达到0.5％以内。

Description

低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路

技术领域

本实用新型涉及一种压力变送器电路，具体涉及一种低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路。适用于野外无市电供应的压力变送器控制系统和便携式或手持式压力仪表。

背景技术

目前，通用的压力变送器所需供电范围为15～30VDC，标准供电为24VDC，而工业自动化控制中有时压力变送器需安装在野外，在无市电供应的情况下要实现24VDC供电显然是极其困难的，在此情形下只能选择蓄电池供电，工业用蓄电池的电压一般为9～12VDC，通用的压力变送器电路在此供电电压下不能正常工作，或者仅能正常工作很短的一段时间后就因为电池电压的下降而不能正常工作。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供具有4～15VDC工作电源范围、测量精度高的低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路包括恒流源电路、基准电压源、信号处理单元、反向和过压保护，其特征在于：设置零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，外部4～15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，为传感器提供恒定工作电流，传感器与信号处理单元连接，使信号进入信号单元处理得到标准电压信号，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接，通过零位和满度调节电路的调节作用，最后经过V/I转换电路得到4～20mA电流，电源4～15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连，提供工作电压。

零位调节电路包括运算放大器U2B、电阻R5～R7、调零电位器W1，电阻R5的一端接电阻R1、R2，R5的另一端接调零电位器W1的一端，调零电位器W1的另一端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，调零电位器W1的滑动端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接运算放大器U2B的6脚，通过调节调零电位器W1使零位输出为4mA。其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252和低功耗双运算放大器OPA2342。

满度调节电路包括运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和调满度电位器W2，运算放大器U2B的6脚接电阻R8、R11和电阻R8的另一端接运算放大器U2B的7脚，调满度电位器W2的一端和滑动端短接并接电阻R11的另一端，调满度电位器W2的另一端接电阻R9、R10和电阻R9的两端分别接运算放大器U2B的7脚和运算放大器U3A的2脚，电阻R10的两端分别接运算放大器U3A的1脚和2脚，通过调满度电位器W2使满度输出为20mA。其中运算放大器采用低功耗双运算放大器OPA2342。

V/I转换电路包括运算放大器U3B、三极管Q1、稳压二极管D3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6和电容C7，电阻R13的两端分别接运算放大器U3B的5脚和电源负Iout，电阻R14的两端分别接运算放大器U3B的6脚和地，电阻R15的两端分别接运算放大器U3B的7脚和三极管Q1的基极，电阻R16的两端分别接地线和电源负极Iout，电阻R17的两端分别接地线和三极管Q1的发射极，稳压二极管D3的正极接地线，稳压二极管D3的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接基准电压源芯片U1的2脚，将电压信号转换为电流信号。

所述恒流源电路主要由运算放大器、电阻和稳压二极管组成，其作用是提供传感器工作需要的恒定电流，其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252，稳压二极管采用LM385-1.2V稳压二极管。

所述反向和过压保护采用二极管1N4148和稳压管SMBJ16A，基准电压源提供运算放大器工作所需的基准电压，基准电压源采用REF196芯片，此芯片可提供3.3VDC基准电压。

所述信号处理单元主要由运算放大器、电阻和电容组成，作用是将传感器得到的毫伏级电压信号转换为伏级电压信号，其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252和低功耗双运算放大器OPA2342。

与现有技术相比，本实用新型的低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路所具有的有益效果是：电路采用分立元件代替集成电路，既降低了成本，又增加了对电源的适应能力，基于此电路的压力变送器供电可低至4VDC，在4～15VDC范围内均可正常工作，精度可达到0.5％以内，特别适合于野外无市电供应的压力变送器控制系统和便携式或手持式压力仪表，将压力传感器的信号调理转换成4～20mADC工业标准信号传送给后续模拟量输入电路，从而完成工业过程压力自动化控制。

附图说明

图1是本实用新型电路原理方框图。

图2是本实用新型电路原理图。

其中：U1为REF196基准电压源U2A、U2B为TLC2252双运算放大器U3A、U3B为OPA2342双运算放大器R1-R17电阻C1-C7电容W1调零电位器W2调满度电位器Q1三极管D1二极管D2-D4稳压二极管

图1～2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1～2对本实用新型做进一步说明：

具体实施方式

参照附图1～2：本实用新型主要由基准电压源、恒流源电路、信号处理单元、零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，反向和过压保护电路组成。设置零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，外部4～15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，传感器与信号处理单元连接，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接得到4～20mA，电源4～15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连。基准电压源采用REF196芯片，此芯片可提供3.3VDC基准电压，恒流源电路由运算放大器U2A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D4构成，恒流源电路为传感器提供恒定工作电流；信号处理单元主要由运算放大器、电阻和电容组成，作用是将传感器得到的毫伏级电压信号转换为伏级电压信号，其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252和低功耗双运算放大器OPA2342；零位调节电路由运算放大器U2B、电阻R5、电阻R6、电阻R7、调零电位器W1构成，通过调节调零电位器使零位输出为4mA；满度调节电路由运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、调满度电位器W2构成，通过调节满度电位器使满度输出为20mA；V/I转换电路由运算放大器U3B、三极管Q1、稳压二极管D3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6、电容C7构成，将电压信号转换为电流信号；反向和过压保护电路为二极管1N4148和稳压管SMBJ16A，二极管1N4148为电源反向保护，当电源电压反向时，由于二极管的单向导电性使得二极管处于截止状态，避高于额定值上限时，利用稳压管的反向击穿稳压的原理使供电电压稳定在额定值上，从而免了电源反向对电路的损坏，从而起到反向保护作用，稳压管SMBJ16A为电源过压保护，当电源电压起到过压保护作用。

工作过程如下：

恒流源电路的IN+、IN-分别接传感器的供电正、负极，传感器的输出信号OUT+、OUT-分别输入U3A的3脚、U2B的5脚，传感器电压信号经过信号处理单元得到标准电压信号，电压信号经过V/I转换电路变为电流信号，通过零位调节电路中调零电位器W1和满度调节电路中调满度电位器W2的调整使输出为4～20mA。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路包括恒流源电路、基准电压源、信号处理单元、反向和过压保护，其特征在于：设置零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，外部4～15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，传感器与信号处理单元连接，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接得到4～20mA电流，电源4～15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连。

2.根据权利要求1所述的低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路，其特征在于：零位调节电路包括运算放大器U2B、电阻R5～R7、调零电位器W1，电阻R5的一端接电阻R1、R2，R5的另一端接调零电位器W1的一端，调零电位器W1的另一端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，调零电位器W1的滑动端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接运算放大器U2B的6脚，通过调节调零电位器W1使零位输出为4mA。

3.根据权利要求1所述的低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路，其特征在于：满度调节电路包括运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和调满度电位器W2，运算放大器U2B的6脚接电阻R8、R11和电阻R8的另一端接运算放大器U2B的7脚，调满度电位器W2的一端和滑动端短接并接电阻R11的另一端，调满度电位器W2的另一端接电阻R9、R10和电阻R9的两端分别接运算放大器U2B的7脚和运算放大器U3A的2脚，电阻R10的两端分别接运算放大器U3A的1脚和2脚，通过调满度电位器W2使满度输出为20mA。

4.根据权利要求1所述的低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路，其特征在于：V/I转换电路包括运算放大器U3B、三极管Q1、稳压二极管D3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6和电容C7，电阻R13的两端分别接运算放大器U3B的5脚和电源负Iout，电阻R14的两端分别接运算放大器U3B的6脚和地，电阻R15的两端分别接运算放大器U3B的7脚和三极管Q1的基极，电阻R16的两端分别接地线和电源负极Iout，电阻R17的两端分别接地线和三极管Q1的发射极，稳压二极管D3的正极接地线，稳压二极管D3的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接基准电压源芯片U1的2脚，将电压信号转换为电流信号。