CN203734363U - 一种两线制仪表电源系统及两线制仪表 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种两线制仪表电源系统及两线制仪表，电源系统包括：直流电源依次连接限流模块和储能电容，为所述储能电容充电；电压采集模块分别连接所述储能电容和微处理器，采集所述储能电容的电压；所述微处理器通过所述电容电压采样模块获得所述储能电容的电压；微处理器连接开关装置，控制所述开关装置的通断；直流降压模块分别连接所述储能电容和所述开关装置，将所述储能电容的电压转换成预设电压。通过让部分电路间歇性工作以及恒流输入的方案，满足了两线制仪表中大功率测量电路的供电需求。
Description
技术领域
本申请涉及工业自动化的两线制仪表技术领域，更具体地说，涉及一种两线制仪表电源系统及两线制仪表。
背景技术
工业自动化领域的两线制仪表，其电源线和信号线复用。根据国家标准定义，两线制仪表输出4～20mA的电流信号，对应两线制仪表测量出来参数（流量、压力、物位等）的相应值。两线制仪表由于要输出4～20mA电流信号，并保证在警告电流3.6mA时现场总线能够正常通讯，所以，常要求仪表电源输入端的静态电流小于等于3.2mA。
在工业应用现场由一个18～36V的直流电压源为两线制仪表供电。两线制仪表采用本质安全型防爆设计，在输入端串接三个二极管，假设以直流电压36V进行供电，考虑三个二极管上的压降，实际的直流电压仅34V，然后通过DC/DC转换到仪表测量系统所使用的3.3V电压，按照DC/DC转换效率85%进行计算，仪表测量系统在3.3V时能达到的最大电流为(34*3.2*85%)/3.3=28mA。
但是，有些测量系统在工作时（3.3V），需要100mA的电流，由于直流电压已经选择为最大电压（36V），所以增加输入电压的办法，已经不能满足要求了。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种两线制仪表电源系统及两线制仪表，在满足测量和功能正常的前提下，通过让测量系统的部分电路间歇性的工作，以及采用恒流输入的方案，解决了上述技术问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种两线制仪表电源系统，包括：
直流电源依次连接限流模块和储能电容，为所述储能电容充电；
电压采集模块分别连接所述储能电容和微处理器，采集所述储能电容的电压；
所述微处理器通过所述电压采样模块获得所述储能电容的电压；
微处理器连接开关装置，控制所述开关装置的通断；
直流降压模块分别连接所述储能电容和所述开关装置，将所述储能电容的电压转换成预设电压。
优选的，所述限流模块包括：MOS管、采样电阻、电阻采样模块和驱动电路；
所述直流电源依次连接所述MOS管、所述采样电阻和所述储能电容；
所述电阻采样模块连接所述采样电阻和所述驱动电路，采集所述采样电阻两端的电压；
所述驱动电路连接所述MOS管，通过所述电阻采样模块获得所述采样电阻的两端电压，以控制通过所述MOS管的电流被限制在预设的电流范围内。
优选的，所述采样电阻为铝壳电阻、瓷管绕线电阻或碳膜电阻。
优选的，所述采样电阻的阻值为0.1～0.5KΩ。
优选的，所述MOS管为N沟道耗尽型MOS管。
优选的，所述MOS管为P沟道耗尽型MOS管。
优选的，所述开关装置为模拟开关。
一种两线制仪表，包括：测量系统和电源系统；
所述测量系统包括：与所述电源系统连接的正常工作电路以及间歇工作电路；
所述电源系统包括：直流电源依次连接限流模块和储能电容，为所述储能电容充电；
电压采集模块分别连接所述储能电容和微处理器，采集所述储能电容的电压；
所述微处理器通过所述电压采样模块获得所述储能电容的电压；
微处理器连接开关装置，控制所述开关装置的通断；
直流降压模块分别连接所述储能电容和所述开关装置，将所述储能电容的电压转换成预设电压。
优选的，所述限流模块包括：MOS管、采样电阻、电阻电压采样模块和驱动电路；
所述直流电源依次连接所述MOS管、所述采样电阻和所述储能电容；
所述电阻电压采样模块连接所述采样电阻和所述驱动电路，采集所述采样电阻两端的电压；
所述驱动电路连接所述MOS管，通过所述电阻电压采样模块获得所述采样电阻的两端电压，以控制通过所述MOS管的电流被限制在预设的电流范围内。
优选的，所述开关装置为模拟开关。
从上述的技术方案可以看出，本申请公开的两线制仪表电源系统及两线制仪表，通过储能电容储能供电，通过开关装置给功率大的测量电路间歇性供电，来满足功率大的测量电路的供电要求；储能电容在供电过程中，通过限流模块保证了将直流电源输入的电流限制在3.2mA以内。通过让部分电路间歇性工作以及恒流输入的方案，满足了两线制仪表中大功率测量电路的供电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种两线制仪表电源系统结构图；
图2为本申请实施例公开的一种限流模块的结构图；
图3为本申请实施例公开的一种两线制仪表结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例公开的一种两线制仪表电源系统的结构示意图。
如图1所示，本实施例公开的两线制仪表电源系统，可以包括：直流电源1依次连接限流模块2、储能电容3、直流降压模块6和开关装置7。电压采集模块4分别连接储能电容3和微处理器5。微处理器5还连接开关装置7。
限流模块2将直流电源1提供的电流限制在一定的范围内，优选的限制在3.2mA以内。然后为储能电容3充电。
电压采集模块4采集储能电容3上的电压，并传至微处理器5。当储能电容3上的电压达到一定值时，表示储能电容3储能完毕，微处理器5控制开关装置7闭合为间歇工作电路供电。当储能电容3电压小于一定值时，微处理器5控制开关装置7断开。直流降压模块6分别连接储能电容3和开关装置7，将储能电容3的电压转换成预设电压。
通过以上技术方案，可见，本申请实施例公开的两线制仪表电源系统，通过储能电容储能供电，当储能电容的电压达到一定的值时，微处理器控制开关装置闭合，为功率大的测量电路供电。随着供电的进行，储能电容的电压将逐渐降低，这时若没有限流模块将会引起直流电源的输入电流变大，大于3.2mA,而这种情况是不被允许的。通过限流模块将充电电流限制在3.2mA以内，使得电容电压降低的过程不会引起充电电流超过规定值。当储能电容电压降低到一定值时，微处理器控制开关装置断开。通过间歇性供电来满足功率大的测量电路的供电要求。通过让部分电路间歇性工作以及恒流输入的方案，满足了两线制仪表中大功率测量电路的供电需求。
可选的，在微处理器内内置比较器，通过比较电容电压和预设基准电压，控制开关装置的闭合和断开。优选的，开关装置为模拟开关。
图2为本申请实施例公开的一种限流模块的结构示意图。
如图2所示，本实施例公开限流模块，包括：MOS管21、采样电阻22、电阻电压采样模块23和驱动电路24。
直流电源1依次连接MOS管21、采样电阻22和储能电容3。电阻电压采样模块23连接采样电阻22和驱动电路23，采集采样电阻22两端的电压。
驱动电路24连接MOS管21，通过电阻电压采样模块23获得采样电阻22的两端电压，以控制通过MOS管21的电流被限制在预设的电流范围内。优选的，限制在3.2mA内。
通过限流模块2的限流作用将直流电源为储能电容提供的充电电流限制在3.2mA内，保证了仪表的正常测量工作。
优选的，采样电阻22为铝壳电阻、瓷管绕线电阻或碳膜电阻。采样电阻22的阻值为0.1～0.5KΩ。MOS管21为P沟道耗尽型MOS管或N沟道耗尽型MOS管。
图3为本申请实施例公开的一种两线制仪表的结构。
如图3所示，本实施例公开的两线制仪表包括：测量系统和电源系统。
测量系统包括：与电源系统连接的正常工作电路9以及间歇工作电路8。
电源系统包括：直流电源1依次连接限流模块2和储能电容3。电压采集模块4分别连接储能电容3和微处理器5，采集所述储能电容3的电压；微处理器5通过电容电压采样模块4获得储能电容3的电压；微处理器5连接开关装置7，控制开关装置7的通断；直流降压模块6分别连接储能电容3、正常工作电路9和开关装置7，将储能电容3的电压转换成预设电压。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种两线制仪表电源系统，其特征在于，包括：
直流电源依次连接限流模块和储能电容，为所述储能电容充电；
电压采集模块分别连接所述储能电容和微处理器，采集所述储能电容的电压；
所述微处理器通过所述电压采样模块获得所述储能电容的电压；
微处理器连接开关装置，控制所述开关装置的通断；
直流降压模块分别连接所述储能电容和所述开关装置，将所述储能电容的电压转换成预设电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述限流模块包括：MOS管、采样电阻、电阻电压采样模块和驱动电路；
所述直流电源依次连接所述MOS管、所述采样电阻和所述储能电容；
所述电阻电压采样模块连接所述采样电阻和所述驱动电路，采集所述采样电阻两端的电压；
所述驱动电路连接所述MOS管，通过所述电阻采样模块获得所述采样电阻的两端电压，以控制通过MOS管的电流被限制在预设的电流范围内。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采样电阻为铝壳电阻、瓷管绕线电阻或碳膜电阻。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采样电阻的阻值为0.1～0.5KΩ。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述MOS管为N沟道耗尽型MOS管。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述MOS管为P沟道耗尽型MOS管。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关装置为模拟开关。
8.一种两线制仪表，其特征在于，包括：测量系统和电源系统；
所述测量系统包括：与所述电源系统连接的正常工作电路以及间歇工作电路；
所述电源系统包括：直流电源依次连接限流模块和储能电容，为所述储能电容充电；
电压采集模块分别连接所述储能电容和微处理器，采集所述储能电容的电压；
所述微处理器通过所述电压采样模块获得所述储能电容的电压；
微处理器连接开关装置，控制所述开关装置的通断；
直流降压模块分别连接所述储能电容和所述开关装置，将所述储能电容的电压转换成预设电压。
9.根据权利要求8所述的两线制仪表，其特征在于，所述限流模块包括：MOS管、采样电阻、电阻电压采样模块和驱动电路；
所述直流电源依次连接所述MOS管、所述采样电阻和所述储能电容；
所述电阻电压采样模块连接所述采样电阻和所述驱动电路，采集所述采样电阻两端的电压；
所述驱动电路连接所述MOS管，通过所述电阻电压采样模块获得所述采样电阻的两端电压，以控制通过所述MOS管的电流被限制在预设的电流范围内。
10.根据权利要求8所述的两线制仪表，其特征在于，所述开关装置为模拟开关。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110350779A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-18 | 智驰华芯(无锡)传感科技有限公司 | 用于物位计的电源储能控制系统 |
-
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- 2013-12-17 CN CN201320832679.1U patent/CN203734363U/zh not_active Expired - Lifetime
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