CN202511939U - 一种0-5v输出压力传感器信号调理电路 - Google Patents

一种0-5v输出压力传感器信号调理电路 Download PDF

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王俊江
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一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,包括压力传感器(1)、信号放大电路(2)、恒流源电路(3)、零位调节电路(4)、满度调节电路(5)、基准电源电路(6)、基准电源极性转换电路(7)、输入反向保护电路(8)和输出过压保护电路(9),所述输入反向保护电路(8)一路通过恒流源电路(3)、压力传感器(1)连接信号放大电路(2)和输出过压保护电路(9),所述满度调节电路(5)连接信号放大电路(2),所述输入反向保护电路(8)另一路连接基准电源电路(6),基准电源电路(6)连接基准电源极性转换电路(7)。具有可直接输出0~5V或1~5V工业标准电压信号,带负载能力在2kΩ以上;测量精度高,环境适应能力强,长期稳定性好等优点。

Description

—种0-5V输出压力传感器信号调理电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,可将现场压力传感器采集的信号放大调理成0-5V工业标准信号,特别适用于工业过程控制终端设备。
背景技术
[0002]目前,通用的应用于工业自动化领域控制设备中将压力传感器信号调理成标准信号的电路,采用多级运放处理信号,且大多是4〜20mA输出,其不足之处是环境适应能力差,精度不高,在不需要远距离传输的控制场合,其输出信号还需要通过采样电阻将其转换成电压信号才能供后续控制单元使用,不具备带负载能力,且无法实现0〜5V输出。
发明内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种将压力传感器采集的信号调理成标准的0〜5V的信号,通过零位调节电路可方便的调出标准的I〜5V的信号,带负载能力在2k Q以上的一种0-5V输出压力传感器信号调理电路。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,其特征在于:包括压力传感器、信号放大电路、恒流源电路、零位调节电路、满度调节电路、基准电源电路、基准电源极性转换电路、输入反向保护电路和输出过压保护电路,所述输入反向保护电路一路通过恒流源电路、压力传感器连接信号放大电路和输出过压保护电路,所述满度调节电路连接信号放大电路,所述输入反向保护电路另一路连接基准电源电路,基准电源电路连接基准电源极性转换电路,基准电源极性转换电路连接信号放大电路,基准电源电路一路连接信号放大电路,基准电源电路另一路连接零位调节电路,零位调节电路连接信号放大电路,基准电源电路还有一路连接恒流源电路。
[0005] 其优选方案是:
[0006] 所述信号放大电路为INAl 18芯片。
[0007] 所述零位调节电路包括双运算放大器U3A、U3B、电阻R4、R5、R7、R8、电位器Wl,电阻R4的一端接正基准电源VREF+,电阻R4的另一端接电位器Wl的一个固定端,电位器Wl的调节端接双运算放大器U3A的同相输入端3脚,电位器Wl的另一个固定端接电阻R5的一端,电阻R5的另一端接电阻R7的一端和双运算放大器U3B的输出端7脚,电阻R7的另一端接电阻R8的一端和双运算放大器U3B的反相输入端6脚,电阻R8的另一端接正基准电源VREF+,双运算放大器U3A的供电正8脚接正基准电源VREF+,双运算放大器U3A的供电负4脚接负基准电源VREF-,双运算放大器U3A的反相输入端2脚接双运算放大器U3A的输出端I脚和仪表放大器Ul的参考端5脚,双运算放大器U3B的同相输入端5脚接地。
[0008] 所述基准电源电路包括基准电压源U4,双运算放大器U2B,电阻R9、R10、R11,基准电压源U4的2脚接二极管Dl的阴极,基准电压源U4的4脚接地,基准电压源U4的6脚接双运算放大器U2B的同相输入端5脚,电阻R9的一端接双运算放大器U2B的反相输入端6脚和电阻RlO的一端,电阻R9的另一端接地,电阻RlO的另一端接正基准电源VREF+、双运算放大器U2B的输出端7脚和电阻Rll的一端,电阻Rll的另一端接二极管Dl的阴极。
[0009] 所述基准电源极性转换电路为电荷泵ME7660。
[0010] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:将压力传感器采集的信号调理成标准的0〜5V的信号,通过零位调节电路可方便的调出标准的I〜5V的信号,带负载能力在2kQ以上,其测量精度高,环境适应能力强,长期稳定性好。
附图说明
[0011] 图I是本实用新型0-5V输出压力传感器信号调理电路的电路原理框图;
[0012] 图2是本实用新型的电路原理图。
[0013] 其中图I中:1、压力传感器;2、信号放大电路;3、恒流源电路;4、零位调节电路; 5、满度调节电路;6、基准电源电路;7、基准电源极性转换电路;8、输入反向保护电路;9、输出过压保护电路。
[0014] 图2中:U1、仪表放大器;U2A、U2B、U3A、U3B :双运算放大器;U4、基准电压源;U5、电荷泵;U6(1)、压力传感器;R1-R12、电阻;C1-C6、电容;WU W2 :电位器;D1、二极管;D2、稳压管。
[0015] 图1-2是本实用新型一种0-5V输出压力传感器信号调理电路的最佳实施例,下面结合附图1-2对本实用新型的一种0-5V输出压力传感器信号调理电路的做进一步说明:
具体实施方式
[0016] 如图I所示:
[0017] 包括压力传感器I、信号放大电路2、恒流源电路3、零位调节电路4、满度调节电路
5、基准电源电路6、基准电源极性转换电路7、输入反向保护电路8和输出过压保护电路9,所述输入反向保护电路8 —路通过恒流源电路3、压力传感器I连接信号放大电路2和输出过压保护电路9,所述满度调节电路5连接信号放大电路2,所述输入反向保护电路8另一路连接基准电源电路6,基准电源电路6连接基准电源极性转换电路7,基准电源极性转换电路7连接信号放大电路2,基准电源电路6 —路连接信号放大电路2,基准电源电路6另一路连接零位调节电路4,零位调节电路4连接信号放大电路2,基准电源电路6还有一路连接恒流源电路3。
[0018] 如图2所示:
[0019] 仪表放大器Ul为1嫩118,双运算放大器似4、似8、诎八、仍8为LM258,基准电压源U4为RER)2,电荷泵U5为ME7660,U6 (I)为压力传感器。
[0020] 所述零位调节电路4由双运算放大器U3A、U3B、电阻R4、R5、R7、R8、电位器Wl组成,电阻R4的一端接正基准电源VREF+,电阻R4的另一端接电位器Wl的一个固定端,电位器Wl的调节端接双运算放大器U3A的同相输入端3脚,电位器Wl的另一个固定端接电阻R5的一端,电阻R5的另一端接电阻R7的一端和双运算放大器U3B的输出端7脚,电阻R7的另一端接电阻R8的一端和双运算放大器U3B的反相输入端6脚,电阻R8的另一端接正基准电源VREF+,双运算放大器U3A的供电正8脚接正基准电源VREF+,双运算放大器U3A的供电负4脚接负基准电源VREF-,双运算放大器U3A的反相输入端2脚接双运算放大器U3A的输出端I脚和仪表放大器Ul的参考端5脚,双运算放大器U3B的同相输入端5脚接地。[0021] 所述基准电源电路6由基准电压源U4,双运算放大器U2B,电阻R9、R10、R11组成,基准电压源U4的2脚接二极管Dl的阴极,基准电压源U4的4脚接地,基准电压源U4的6脚接双运算放大器U2B的同相输入端5脚,电阻R9的一端接双运算放大器U2B的反相输入端6脚和电阻RlO的一端,电阻R9的另一端接地,电阻RlO的另一端接正基准电源VREF+、双运算放大器U2B的输出端7脚和电阻Rll的一端,电阻Rll的另一端接二极管Dl的阴极。 [0022] 所述恒流源电路由双运算放大器U2A,电阻R1、R2、R3组成,电阻Rl的一端接正基准电源VREF+,另一端接电阻R2的一端和双运算放大器U2A的同相输入端3脚,电阻R2的另一端接地,电阻R3的一端接双运算放大器U2A的反相输入端2脚和传感器的供电负IEXC-,电阻R3的另一端接地,双运算放大器U2A的供电正8脚接二极管Dl的阴极,双运算放大器U2A的供电负4脚接地,双运算放大器U2A的输出端I脚接传感器的供电正IEXC+。
[0023] 所述基准电源极性转换电路由电荷泵U5,电阻R12,电容C4、C5、C6组成,电荷泵U5的2脚接电容C5的正极,电荷泵U5的4脚接电容C5的负极,电荷泵U5的3脚接地和电容C6的正极,电荷泵U5的5脚、电容C6的负极和负基准电源VREF-,电阻R12的一端接正基准电源VREF+,电阻R12的另一端接电荷泵U5的8脚和电容C4的正极,电容C4的负极接地。
[0024] 信号放大电路由仪表放大器Ul,电容Cl、C2、C3组成,仪表放大器Ul的差分输入负2脚接传感器的输出负OUT-和电容Cl的正极,电容Cl的负极接地,仪表放大器Ul的差分输入正3脚接传感器的输出正OUT+和电容C2的正极,电容C2的负极接地,电容C3跨接在仪表放大器Ul的2脚和3脚之间,仪表放大器Ul的供电正7脚接正基准电源VREF+,仪表放大器Ul的供电负4脚接负基准电源VREF-,仪表放大器Ul的输出端6脚接输出VOUT和稳压管D2的阴极。
[0025] 满度调节电路5由电位器W2,电阻R6组成,电位器W2的一个固定端接仪表放大器Ul的增益调节端I脚和电位器W2的调节端,电位器W2的另一个固定端接电阻R6的一端,电阻R6的另一端接仪表放大器Ul的增益调节端8脚。
[0026] 输入反向保护和输出过压保护分别为二极管Dl和稳压管D2,二极管Dl的阳极接调理电路供电正VIN,二极管Dl的阴极分别与电阻RlI、基准电压源U4的2脚、双运算放大器U2A的8脚连接,稳压管D2的阴极接仪表放大器Ul的输出端6脚和调理电路输出V0UT,稳压管D2的阳极接地。
[0027] 工作过程如下:
[0028] 待测压力作用到压力传感器I上,恒流源电路3给压力传感器I供电,压力传感器I输出信号给信号放大电路2,基准电源电路6和基准电源极性转换电路7给信号放大电路2供电实现信号放大,通过零位调节电路4使零位信号输出为OV或IV,通过满度调节电路5使满度信号输出为5V,输入反向保护电路8使电路在供电电源极性反接时免遭损坏,输出过压保护电路9能够避免因本电路的输出信号过大对后续控制电路造成损坏。
[0029] 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 (5)

1. 一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,其特征在于:包括压力传感器(I)、信号放大电路(2)、恒流源电路(3)、零位调节电路(4)、满度调节电路(5)、基准电源电路(6)、基准电源极性转换电路(7)、输入反向保护电路(8)和输出过压保护电路(9),所述输入反向保护电路⑶一路通过恒流源电路(3)、压力传感器⑴连接信号放大电路⑵和输出过压保护电路(9),所述满度调节电路(5)连接信号放大电路(2),所述输入反向保护电路(8)另一路连接基准电源电路(6),基准电源电路(6)连接基准电源极性转换电路(7),基准电源极性转换电路(7)连接信号放大电路(2),基准电源电路(6) —路连接信号放大电路(2),基准电源电路(6)另一路连接零位调节电路(4),零位调节电路(4)连接信号放大电路(2),基准电源电路(6)还有一路连接恒流源电路(3)。
2.根据权利要求I所述的一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,其特征在于:所述信号放大电路⑵为皿118芯片。
3.根据权利要求I所述的一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,其特征在于:所述零位调节电路(4)包括双运算放大器U3A、U3B、电阻R4、R5、R7、R8、电位器W1,电阻R4的一端接正基准电源VREF+,电阻R4的另一端接电位器Wl的一个固定端,电位器Wl的调节端接双运算放大器U3A的同相输入端3脚,电位器Wl的另一个固定端接电阻R5的一端,电阻R5的另一端接电阻R7的一端和双运算放大器U3B的输出端7脚,电阻R7的另一端接电阻R8的一端和双运算放大器U3B的反相输入端6脚,电阻R8的另一端接正基准电源VREF+,双运算放大器U3A的供电正8脚接正基准电源VREF+,双运算放大器U3A的供电负4脚接负基准电源VREF-,双运算放大器U3A的反相输入端2脚接双运算放大器U3A的输出端I脚和仪表放大器Ul的参考端5脚,双运算放大器U3B的同相输入端5脚接地。
4.根据权利要求I所述的一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,其特征在于:所述基准电源电路(6)包括基准电压源U4,双运算放大器U2B,电阻R9、R10、R11,基准电压源U4的2脚接二极管Dl的阴极,基准电压源U4的4脚接地,基准电压源U4的6脚接双运算放大器U2B的同相输入端5脚,电阻R9的一端接双运算放大器U2B的反相输入端6脚和电阻RlO的一端,电阻R9的另一端接地,电阻RlO的另一端接正基准电源VREF+、双运算放大器U2B的输出端7脚和电阻Rll的一端,电阻Rll的另一端接二极管Dl的阴极。
5.根据权利要求I所述的一种0-5V输出压力传感器信号调理电路,其特征在于:所述基准电源极性转换电路(7)为电荷泵ME7660。
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