CN202231692U - 一种光电隔离式4～20mA输出装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种光电隔离式4～20mA输出装置，包括：微处理器、开关光耦、整形器、D/A转换器和4～20mA环流发生器，所述微处理器的信号输出端与所述开关光耦的信号输入端连接，所述开关光耦的信号输出端与所述整形器的信号输入端连接，所述整形器的信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端连接，所述D/A转换器的信号输出端与所述4～20mA环流发生器的信号输入端连接。本实用新型可使所测量物理量的数字信号无失真传输较长的距离，并且以无误差的数字信号方式进行传输；整个电路精简高效，稳定性也得以显著提高，整个装置的集成度也大幅提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光电隔离式4～20mA输出装置，属于电流信号输出技术领域。
背景技术
4～20mA电流信号输出，是过程控制系统中许多现场仪表的重要附属功能之一。将现场仪表所测量物理量，包括温度、流量、压力、阀位开度等，转换为对应的4～20mA电流信号的装置(包括软、硬件)，称为4～20mA电流信号发生装置，原理框图如图1所示。
现有的4～20mA信号输出装置的实现方式有以下几种：按照微处理器与输出装置之间信号的传输模式，可以分为PWM模拟式输出和D/A数字式输出两种；按照其中光电隔离器件工作原理的不同，又可以分为脉冲光耦隔离式和线性光耦隔离式；按照V-I转换模式的不同，又可以分为集成元件式环流发生器和分立元件式V-I发生器。
采用上述实现方式的4～20mA信号输出装置，由于在D/A器件与后面的4～20mA环流发生器之间，增加了线性光耦，线性光耦本身属于模拟器件，其本身固有的非线性因素，会直接影响信号传输的线性度，即增加了输出信号的非线性。其次，在隔离部分采用线性光耦作为隔离器件，由于线性光耦自身工艺限制，增加了信号的非线性和误差。并且，在4～20mA电流输出变换部分，由于采用了分离元器设计，使元器件参数匹配和电路调试难度增加，阀位反馈装置的集成度降低，输出信号在稳定性和抗干扰等方面性能降低，误差增加。
发明内容
本实用新型的目的是为解决现有的4～20mA信号输出装置存在的信号传输过程中的非线性和误差较大、以及装置的集成性和可靠性较差的问题，进而提供一种光电隔离式4～20mA输出电路。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种光电隔离式4～20mA输出装置，包括：微处理器、开关光耦、整形器、D/A转换器和4～20mA环流发生器，所述微处理器的信号输出端与所述开关光耦的信号输入端连接，所述开关光耦的信号输出端与所述整形器的信号输入端连接，所述整形器的信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端连接，所述D/A转换器的信号输出端与所述4～20mA环流发生器的信号输入端连接。
本实用新型通过前端的数字型传输模式和开关式光电隔离电路设计，可以使所测量物理量的数字信号无失真传输较长的距离，并且以无误差的数字信号方式进行传输；本装置可以做成分离式的专用模块电路结构，独立于主控电路板，在产品配置中，灵活选用；由于输出端采用了专用环流发生器，使得整个电路得以精简高效，稳定性也得以显著提高，整个装置的集成度也大幅提升。
附图说明
图1为现有的4～20mA电流信号发生装置的原理框图；
图2为本实用新型的具体实施方式提供的光电隔离式4～20mA输出装置的结构示意图；
图3为本实用新型的具体实施方式提供的光电隔离式4～20mA输出装置的电路结构示意图。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种光电隔离式4～20mA输出装置，如图2和图3所示，包括微处理器1、开关光耦2、整形器3、D/A转换器4和4～20mA环流发生器5，微处理器1的信号输出端与开关光耦2的信号输入端连接，开关光耦2的信号输出端与整形器3的信号输入端连接，整形器3的信号输出端与D/A转换器4的信号输入端连接，D/A转换器4的信号输出端与4～20mA环流发生器5的信号输入端连接。
具体的，将所测物理量(如温度、流量、压力、位移等)信号，通过微处理器1处理后，变成数字信号，经过同步通信端口直接输出；经过开关光耦2(开关式光电隔离电路)完成前后电源和信号的物理隔离；整形器3可以使经过光电耦合隔离后，波形失真的数字信号，得以复原成标准数字信号；通过D/A转换器4形成对应大小的模拟电压，该电压信号直接驱动4～20mA环流发生器5，形成对应的4～20mA电流信号。
本实用新型采用超低功耗的开关光耦器件，作为输入/输出信号隔离器件，对微处理器输出的数字信号直接进行光电隔离，并在光耦输出端增加数字整形集成电路，保证了原始数字信号的还原；相比线性光耦隔离在模拟信号传输中的方式，大大降低了由于信道传输引起的误差。光耦输出的数字信号经高性能D/A转换芯片，完成数模转换，该模拟电压直接驱动集成环流发生器，减少了中间传输环节，极大提高了信号传输的精度和传输线路的抗干扰能力。
在电路的输出端，采用了专用高性能4～20mA环流发生器集成芯片，在D/A与环流发生器之间，取消了放大环节，提高了整个电路的集成度，从而也提高了输出电流的稳定性和可靠性。
采用本具体实施方式提供的技术方案，通过前端的数字型传输模式和开关式光电隔离电路设计，可以使所测量物理量的数字信号无失真传输较长的距离，并且以无误差的数字信号方式进行传输；本装置可以做成分离式的专用模块电路结构，独立于主控电路板，在产品配置中，灵活选用；由于输出端采用了专用环流发生器，使得整个电路得以精简高效，稳定性也得以显著提高，整个装置的集成度也大幅提升。本实用新型不仅能应用于智能阀门定位器的位置反馈输出电路，而且可以应用于所有的带有4～20mA电流输出功能的现场仪器仪表中。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种光电隔离式4～20mA输出装置，包括：微处理器、开关光耦、整形器、D/A转换器和4～20mA环流发生器，其特征在于，所述微处理器的信号输出端与所述开关光耦的信号输入端连接，所述开关光耦的信号输出端与所述整形器的信号输入端连接，所述整形器的信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端连接，所述D/A转换器的信号输出端与所述4～20mA环流发生器的信号输入端连接。
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| CN2011203491793U CN202231692U (zh) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | 一种光电隔离式4～20mA输出装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103903412B (zh) * | 2014-03-28 | 2017-04-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种用于NOx传感器的CAN总线转4‑20mA的数据信号转换装置 |
| CN110955172A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-04-03 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种带输出自检测功能的电隔离型0mA-20mA驱动电路 |
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2011
- 2011-09-16 CN CN2011203491793U patent/CN202231692U/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20120523 Termination date: 20170916 |