CN202102277U

CN202102277U - 一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路

Info

Publication number: CN202102277U
Application number: CN2011201600048U
Authority: CN
Inventors: 金雷; 索维; 陈俊; 刘素艳; 牟进勇; 权良跃
Original assignee: Tianjin Jinbo Instrument Technique Co ltd
Current assignee: Tianjin Jinbo Instrument Technique Co ltd
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2021-05-18

Abstract

本实用新型涉及一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，该电路微处理器及其外围电路分别与隔离电路、位置检测电路、显示电路、电平转换及报警输出电路、电源整流稳压电路连接，隔离电路分别与模拟量输入电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、串行通信接口电路、功率驱动电路连接，功率驱动电路与电源整流稳压电路连接，电源整流稳压电路与电平转换及报警输出电路连接。该电路，实现人机信息交互；为控制电路提供各种动力源；实现模拟信号的输入与输出；实现与多种总线协议的通讯。

Description

一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路

技术领域

本实用新型涉及的是一种可符合于几种总线通讯协议的电动执行机构专用控制电路，特别涉及一种用于HART通讯协议的多协议开放式组合型执行机构专用控制电路。

背景技术

目前市场上的电动执行机构所采用的控制电路在通讯方面，一般是某一种电路只能使用某一种总线通讯协议。其结果是在不同的通讯协议系统里，采用不同的控制电路，使得操作繁复，维护不便。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本实用新型提供出一种电动执行机构专用控制电路。该控制电路采用了串行通讯开放和协议模块拆卸组合的方式，并辅以仪表专用控制外围电路，实现了可在一种控制电路上，符合多种不同总线通讯协议的技术创新。

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，包括电平转换及报警输出电路、功率驱动电路、微处理器及其外围电路、隔离电路及控制开关量输入电路，其特征在于：还包括电源整流稳压电路、串行通信接口电路、模拟量输入电路、模拟量输出电路、显示电路及位置检测电路，所述微处理器及其外围电路分别与隔离电路、位置检测电路、显示电路、电平转换及报警输出电路、电源整流稳压电路连接，所述隔离电路分别与模拟量输入电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、串行通信接口电路、功率驱动电路连接，所述功率驱动电路与电源整流稳压电路连接，所述电源整流稳压电路与电平转换及报警输出电路连接。

本实用新型的特点是：1.利用宽温度点阵式液晶屏，实现人机信息交互；2.采用大功率线性电源，为控制电路提供各种动力源；3.使用专业相序检测电路实现对输入电源电压与相序的监控；4.利用电平转换模块和微型继电器实现报警信号的输出；5.采用高分辨率，高线性度A/D,D/A芯片和光电耦合器实现模拟信号的输入与输出；6.大电流可控硅及保护电路实现对下级功率电路的驱动；7.高档单片机处理信息与控制，并利用开放式串行通讯实现与多种总线协议的通讯。

附图说明

图1为本实用新型电路连接框图；

图2为本实用新型电源整流稳压电路原理图；

图3为本实用新型电平转换及报警输出电路原理图；

图4为本实用新型功率驱动电路原理图；

图5为本实用新型模拟量输入电路原理图；

图6为本实用新型模拟量输出电路原理图；

图7为本实用新型位置检测电路原理图；

图8为本实用新型串行通信接口电路原理图；

图9为本实用新型开关量输入电路原理图；

图10为本实用新型显示电路原理图；

图11为本实用新型隔离电路原理图；

图12为本实用新型微处理器及其外围电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，包括电平转换及报警输出电路、功率驱动电路、微处理器及其外围电路、隔离电路及控制开关量输入电路，还包括电源整流稳压电路、串行通信接口电路、模拟量输入电路、模拟量输出电路、显示电路及位置检测电路，微处理器及其外围电路分别与隔离电路、位置检测电路、显示电路、电平转换及报警输出电路、电源整流稳压电路连接，隔离电路分别与模拟量输入电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、串行通信接口电路、功率驱动电路连接，功率驱动电路与电源整流稳压电路连接，电源整流稳压电路与电平转换及报警输出电路连接。

如图2所示，电源整流稳压电路的连接关系为，变压器B1的1脚、2脚接220V电源，变压器B1的3脚、4脚接整流桥D1的交流端，整流桥D1的直流输出端与电容C1并联，电容器C1的正端接集成稳压电路U1的1脚，电容器C1的负端接集成稳压电路U1的2脚，电容C3、电容C4并联，电容C3的正端分别接集成稳压电路U1的3脚及正24V电源，电容C3的负端分别接集成稳压电路U1的2脚及地；变压器B1的5脚、6脚接整流桥D2的交流端，整流桥D2的直流输出端与电容器C2并联，电容器C2的正端接集成稳压电路U2的1脚，电容器C2的负端接集成稳压电路U2的2脚，电容C5、电容C6并联，电容C5的正端分别接集成稳压电路U2的3脚及24V电源，电容C5的负端接集成稳压电路U2的2脚及地；集成稳压电路U1、集成稳压电路U2为LM7824。

如图5所示，模拟量输入电路连接为：瞬态抑制二极管D8的K极分别接二极管D9的A极及接口P9的2口，二极管D9的K极分别接运算放大电路U14的8脚、线性光耦合器U15A的2脚、稳压二极管D10的K极、电容C30的一端，线性光耦合器U15A的1脚通过电阻R56接三极管Q5的C极，电容C30的另一端分别接稳压二极管D10的A极、三极管Q5的E极、运算放大电路U14B的4脚、线性光耦合器U15B的3脚、电阻R55、电阻R53的一端，电阻R55的另一端接运算放大器U14B的6脚并通过电容C29接三极管Q5的B极及运算放大电路U14B的7脚，接口P9的1口接瞬态抑制二极管D8的A极、电阻R53的另一端、电阻R54的一端，电阻R54的另一端接线性光耦合器U15的4脚、运算放大器U14B的5脚；运算放大器U13A的2脚接线性光耦合器U15C的6脚、电阻R52、电容C28的一端，线性光耦合器U15C的5脚接运算放大电路的U13A的3脚、4脚及模拟地AGND1，电容C28、电阻R52的另一端接运算放大电路U13A的1脚及电阻R51的一端，运算放大电路U13A的8脚接正5伏电源，电阻R51的另一端接A/D转换器U11的2脚及电容C27的一端，电容C27的另一端接A/D转换器U11的3脚、4脚及模拟地AGND1，A/D转换器U11的1脚接电容C26、电容C25、电阻R49、电阻R48、可调节稳压电路U12的1脚，电容C26、电容C25的另一端接可调节稳压电路U12的2脚、3脚、6脚、7脚、电阻R50的一端及模拟地AGND1，电阻R50的另一端接电阻R49的另一端及可调节稳压电路U12的8脚，电阻R48的另一端接电容C24、电容C23的一端及A/D转换器U11的8脚，电容C24、电容C23的另一端接模拟地AGND1，A/D转换器U11的5脚、6脚、7脚、分别接微处理器及其外围电路单片机U1的27脚、26脚、25脚；所述运算放大电路U13A、U14B为LM358，所述可调节稳压电路U12为TL431，所述A/D转换电路U11为MCP3201。

如图6所示，模拟量输出电路连接为：数字模拟转换器U7的1脚2脚、3脚分别接微处理器及其外围电路单片机U1的61脚、60脚、59脚，数字模拟转换器U7的8脚接电阻R39的一端及正5伏电源，电阻R39的另一端接数字模拟转换器U7的6脚、电容C17、电容C18的一端及可调节稳压电路U6的1脚，电容C17、电容C18的另一端接数字模拟转换器U7的5脚及可调节稳压电路U6的2脚、3脚、6脚、7脚及模拟地AGND1，数字模拟转换器U7的7脚接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接电容C19、线性光耦合器U8B的3脚及运算放大电路U9B的6脚，电容C19的另一端接运算放大器U9B的7脚及三极管Q2的B极，三极管Q2的C极接线性光耦合器U8A的1脚，线性光耦合器U8A的2脚通过电阻R41接正5伏电源，三极管Q2的E极接运算放大电路U8B的4脚、5脚、线性光耦合器U8B的4脚及模拟地AGND1；三极管Q3的C极接电阻43、电容C20、电阻R44、电阻R45、电阻R47的一端及运算放大器U10A的4脚、线性光耦合器U8C的6脚，电阻R43的另一端接二极管D7的A极及三极管Q3的B极，电容C20的另一端接二极管D7的K极及三极管Q1的C极及运算放大器U10A的8脚，电阻R44的另一端接三极管Q4的C极，电阻R45的另一端接运算放大器U10A的2脚及电容C21的一端，电容C21的另一端接三极管Q4的B极及运算放大器U10A的1脚，电阻R47的另一端接电阻R46一端、瞬态抑制二极管D6的A极、二极管D5的A极及接口P8的2口，电阻R46的另一端接线性光耦合器U8C的5脚及运算放大器U10A的3脚，运算放大器U10A的1脚接电容C21的另一端及三极管Q4的B极，三极管Q4的E极接三极管Q1的E极、电阻R42的一端及瞬态抑制二极管D6的K极、二极管D4、二极管D5的K极，二极管D4的A极与接口P8的1口相接，电阻R42的另一端接三极管Q3的E极、三极管Q1的B极；所述模拟转换器U7为TLC5615，所述可调节稳压电路U6为TL431，所述运算放大器U9B和U10A为LM358。

如图7所示，位置检测电路的连接关系为，A/D转换器U5的5脚、6脚、7脚分别接微处理器及其外围电路单片机U1的30脚、31脚、32脚，A/D转换器U5的1脚分别接电阻R35、电阻R36、电容C13、电容C14的一端及接口P7的1口、可调节稳压电路U4的1脚，电阻R35的另一端分别电容C12、电容C11的一端及A/D转换器U5的8脚和5V电源，电容C12、电容C11的另一端接地，可调节稳压电路U4的2脚、3脚、6脚、7脚短接后分别接电容C13、电容C14的另一端、电阻R37的一端及地，电阻R37的另一端接电阻R36的另-端及可调节稳压电路U4的8脚，A/D转换器U5的3脚、4脚短接后接电感L5、电容C16、电容C15、电阻R38的-端，电感器L5的另一端接5V电源的地，电容C16、电容C15的另一端接A/D转换器U5的2脚及接口P7的2口，电阻R38的另一端接接口P7的3口，所述A/D转换器U5为MCP3201，所述调节稳压电路U4为TL431。

如图8所示，串行通信接口电路的连接关系为，二极管D2的A极接接口P1的1口，二极管D2的K极接电容C7的一端、电感器L3的3脚，电容C7的另一端接接口P1的2口及电感器L3的2脚，电感器L3的4脚分别接电容C8、电容C9的一端、集成稳压电路U3的1脚及正24V电源，电容器（C8）、电容C9的另一端分别接电感器L3的1脚、集成稳压电路U3的3脚和5脚、二极管D3的A极、电容C10的一端及地，集成稳压电路U3的2脚接二极管D3的K极、电感器L4的一端，电感器L4的另一端接电容C10的另一端、集成电路U3的4号脚及5V电源，可调节稳压电路U16的1脚、8脚短接后接电阻器R57、电阻器R58的一端，电阻器R58的另一端通过电阻R59接可调节稳压电路U16的2脚、3脚、6脚、7脚及地,所述集成稳压电路为LM2576，可调节稳压电路U16为YL431ACD。

如图10所示，显示电路连接为：电阻R31一端接发光二极管DS1的A极，发光二极管DS1的K极接微处理器及其外围电路单片机U1的 51口,电阻R32一端接发光二极管DS2的A极，发光二极管DS2的K极接微处理器及其外围电路单片机口U1的 50口,电阻R33一端接发光二极管DS3的A极，发光二极管DS3的K极接口P2的1口、15口、20口及地,电阻R31、电阻R32、电阻R33另一端短接后接5V电源，电阻R34一端接接口P2的17口，电阻R34另一端接接口P2的19口、2口、3口及正5V电源。

工作原理：如图1～12所示，整流、稳压电路将输入的交流电路整理成24v，5v及1.25v等直流电源供其他电路使用；位置检测电路将1-5V的位置信号转换为数字信号提供给微处理器处理，模拟量输入电路和开关量输入电路经过隔离电路传输给微处理器，微处理器将各种输入信号进行整理分析后，将一些信息通过显示电路，显示处理，并对一些参数设置进行保存和修改。然后根据预先设置好的程序，经过隔离电路后，发出指令使驱动电路发生动作，并将某些特定信息通过电平转换电路和报警输出电路输出至远方。另外微处理器可以通过隔离电路与通讯电路接收或发出，特定数据格式的数字信号，与远方的通讯设备进行数据交换。

Claims

1.一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，包括电平转换及报警输出电路、功率驱动电路、微处理器及其外围电路、隔离电路及控制开关量输入电路，

其特征在于：还包括电源整流稳压电路、串行通信接口电路、模拟量输入电路、模拟量输出电路、显示电路及位置检测电路，所述微处理器及其外围电路分别与隔离电路、位置检测电路、显示电路、电平转换及报警输出电路、电源整流稳压电路连接，所述隔离电路分别与模拟量输入电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、串行通信接口电路、功率驱动电路连接，所述功率驱动电路与电源整流稳压电路连接，所述电源整流稳压电路与电平转换及报警输出电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，其特征在于:所述的电源整流稳压电路的连接关系为，变压器B1的3脚、4脚接整流桥D1的交流端，整流桥D1的直流输出端与电容C1并联，电容器C1的正端接集成稳压电路U1的1脚，电容器C1的负端接集成稳压电路U1的2脚，电容C3、电容C4并联，电容C3的正端分别接集成稳压电路U1的3脚及正24V电源，电容C3的负端分别接集成稳压电路U1的2脚及地；变压器B1的5脚、6脚接整流桥D2的交流端，整流桥D2的直流输出端与电容器C2并联，电容器C2的正端接集成稳压电路U2的1脚，电容器C2的负端接集成稳压电路U2的2脚，电容C5、电容C6并联，电容C5的正端分别接集成稳压电路U2的3脚及24V电源，电容C5的负端接集成稳压电路U2的2脚及地；所述集成稳压电路U1、集成稳压电路U2为LM7824。

3.根据权利要求1所述的一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，其特征在于:所述模拟量输入电路连接为：瞬态抑制二极管D8的K极分别接二极管D9的A极及接口P9的2口，二极管D9的K极分别接运算放大电路U14的8脚、线性光耦合器U15A的2脚、稳压二极管D10的K极、电容C30的一端，线性光耦合器U15A的1脚通过电阻R56接三极管Q5的C极，电容C30的另一端分别接稳压二极管D10的A极、三极管Q5的E极、运算放大电路U14B的4脚、线性光耦合器U15B的3脚、电阻R55、电阻R53的一端，电阻R55的另一端接运算放大器U14B的6脚并通过电容C29接三极管Q5的B极及运算放大电路U14B的7脚，接口P9的1口接瞬态抑制二极管D8的A极、电阻R53的另一端、电阻R54的一端，电阻R54的另一端接线性光耦合器U15的4脚、运算放大器U14B的5脚；运算放大器U13A的2脚接线性光耦合器U15C的6脚、电阻R52、电容C28的一端，线性光耦合器U15C的5脚接运算放大电路的U13A的3脚、4脚及模拟地AGND1，电容C28、电阻R52的另一端接运算放大电路U13A的1脚及电阻R51的一端，运算放大电路U13A的8脚接正5伏电源，电阻R51的另一端接A/D转换器U11的2脚及电容C27的一端，电容C27的另一端接A/D转换器U11的3脚、4脚及模拟地AGND1，A/D转换器U11的1脚接电容C26、电容C25、电阻R49、电阻R48、可调节稳压电路U12的1脚，电容C26、电容C25的另一端接可调节稳压电路U12的2脚、3脚、6脚、7脚、电阻R50的一端及模拟地AGND1，电阻R50的另一端接电阻R49的另一端及可调节稳压电路U12的8脚，电阻R48的另一端接电容C24、电容C23的一端及A/D转换器U11的8脚，电容C24、电容C23的另一端接模拟地AGND1；所述运算放大电路U13A、U14B为LM358，所述可调节稳压电路U12为TL431，所述A/D转换电路U11为MCP3201。

4.根据权利要求1所述的一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，其特征在于:所述模拟量输出电路连接为：数字模拟转换器U7的8脚接电阻R39的一端及正5伏电源，电阻R39的另一端接数字模拟转换器U7的6脚、电容C17、电容C18的一端及可调节稳压电路U6的1脚，电容C17、电容C18的另一端接数字模拟转换器U7的5脚及可调节稳压电路U6的2脚、3脚、6脚、7脚及模拟地AGND1，数字模拟转换器U7的7脚接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接电容C19、线性光耦合器U8B的3脚及运算放大电路U9B的6脚，电容C19的另一端接运算放大器U9B的7脚及三极管Q2的B极，三极管Q2的C极接线性光耦合器U8A的1脚，线性光耦合器U8A的2脚通过电阻R41接正5伏电源，三极管Q2的E极接运算放大电路U8B的4脚、5脚、线性光耦合器U8B的4脚及模拟地AGND1；三极管Q3的C极接电阻43、电容C20、电阻R44、电阻R45、电阻R47的一端及运算放大器U10A的4脚、线性光耦合器U8C的6脚，电阻R43的另一端接二极管D7的A极及三极管Q3的B极，电容C20的另一端接二极管D7的K极及三极管Q1的C极及运算放大器U10A的8脚，电阻R44的另一端接三极管Q4的C极，电阻R45的另一端接运算放大器U10A的2脚及电容C21的一端，电容C21的另一端接三极管Q4的B极及运算放大器U10A的1脚，电阻R47的另一端接电阻R46一端、瞬态抑制二极管D6的A极、二极管D5的A极及接口P8的2口，电阻R46的另一端接线性光耦合器U8C的5脚及运算放大器U10A的3脚，运算放大器U10A的1脚接电容C21的另一端及三极管Q4的B极，三极管Q4的E极接三极管Q1的E极、电阻R42的一端及瞬态抑制二极管D6的K极、二极管D4、二极管D5的K极，二极管D4的A极与接口P8的1口相接，电阻R42的另一端接三极管Q3的E极、三极管Q1的B极；所述模拟转换器U7为TLC5615，所述可调节稳压电路U6为TL431，所述运算放大器U9B和U10A为LM358。

5.根据权利要求1所述的一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，其特征在于：所述位置检测电路的连接关系为，

A/D转换器U5的1脚分别接电阻R35、电阻R36、电容C13、电容C14的一端及接口P7的1口、可调节稳压电路U4的1脚，电阻R35的另一端分别接电容C12、电容C11的一端及A/D转换器U5的8脚和5V电源，电容C12、电容C11的另一端接地，可调节稳压电路U4的2脚、3脚、6脚、7脚短接后分别接电容C13、电容C14的另一端、电阻R37的一端及地，电阻R37的另一端接电阻R36的另-端及可调节稳压电路U4的8脚，A/D转换器U5的3脚、4脚短接后接电感L5、电容C16、电容C15、电阻R38的-端，电感器L5的另一端接5V电源的地，电容C16、电容C15的另一端接A/D转换器U5的2脚及接口P7的2口，电阻R38的另一端接接口P7的3口，所述A/D转换器U5为MCP3201，所述调节稳压电路U4为TL431。

6.根据权利要求1所述的一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，其特征在于：所述串行通信接口电路的连接关系为，二极管D2的A极接接口P1的1口，二极管D2的K极接电容C7的一端、电感器L3的3脚，电容C7的另一端接接口P1的2口及电感器L3的2脚，电感器L3的4脚分别接电容C8、电容C9的一端、集成稳压电路U3的1脚及正24V电源，电容器C8、电容C9的另一端分别接电感器L3的1脚、集成稳压电路U3的3脚和5脚、二极管D3的A极、电容C10的一端及地，集成稳压电路U3的2脚接二极管D3的K极、电感器L4的一端，电感器L4的另一端接电容C10的另一端、集成电路U3的4号脚及5V电源，可调节稳压电路U16的1脚、8脚短接后接电阻器R57、电阻器R58的一端，电阻器R58的另一端通过电阻R59接可调节稳压电路U16的2脚、3脚、6脚、7脚及地,所述集成稳压电路为LM2576，可调节稳压电路U16为YL431ACD。

7.根据权利要求1所述的一种多协议开放式组合型执行机构专用控制电路，其特征在于：所述显示电路连接为：电阻R31一端接发光二极管DS1的A极，电阻R32一端接发光二极管DS2的A极，电阻R33一端接发光二极管DS3的A极，发光二极管DS3的K极接接口P2的1口、15口、20口及地,电阻R31、电阻R32、电阻R33另一端短接后接5V电源，电阻R34一端接接口P2的17口，电阻R34另一端接接口P2的19口、2口、3口及正5V电源。