CN203775152U - 一种自检式电荷放大器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自检式电荷放大器电路，包括通道自检控制电路、电荷-电压变换电路、带通滤波电路，具体包括正弦波芯片IC1、输入连接件CN1、继电器K1、转换电容C2、跟随器IC2、滤波运放IC3、隔直电容C3、隔直电阻R4、高频电阻R5、高频电容C4、综合连接件CN2等。本实用新型在外控信号的作用下，既可工作于正常的信号处理变送状态，也可工作于监测通道的自检状态，并采用正弦波作为通道自检的测试信号。本实用新型电路实时性强、成本低、通用性好、可靠性高。

Description

一种自检式电荷放大器电路

技术领域

本实用新型属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种自检式电荷放大器电路，适用于对振动信号进行变送传输及通道自检的应用场合，特别是核电设备中进行松动件监测的场合。

背景技术

在核电站反应堆设备及其他生产设备中，常需监测生产设备中机械部件的松动情况，以确保生产设备的安全运行。目前，常用的方案是：在需要被监测的生产设备上安装加速度传感器，并将加速度传感器的输出信号连接到安装在其附近的电荷放大器，再将电荷放大器的输出信号传输到控制室中的监控系统。现有方案的不足在于：因生产设备处于振动状态且工作环境恶劣，传感器连线等出现断路等故障后的诊断、维护较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种自检式电荷放大器电路。该电路采用基于通道自检控制、电荷-电压变换、带通滤波，当处于自检状态时，该电路输出预设的正弦波信号，后续的监控系统即可据此判定该变送通道能否正常工作。

本实用新型包括通道自检控制电路、电荷-电压变换电路、带通滤波电路。

通道自检控制电路包括输入连接件CN1、综合连接件CN2、正弦波芯片IC1、振荡电阻R1、振荡电容C1、正弦电阻R2、继电器K1、三极管Q1、二极管D1、基极电阻R3、负电源电容C5和正电源电容C6，输入连接件CN1的地端GND端接地，CN1的输入端IN端与继电器K1中的一个触点开关K1-1的常闭触点NC端连接，触点开关K1-1的公共端COM端与继电器K1中的另一个触点开关K1-2的公共端COM端、转换电容C2的一端及跟随器IC2的正输入端+IN端连接，触点开关K1-2的常开端ON端与正弦电阻R2的一端连接，正弦电阻R2的另一端与正弦波芯片IC1的输出端OUT端连接，正弦波芯片IC1的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，正弦波芯片IC1的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接，正弦波芯片IC1的地端GND端接地，正弦波芯片IC1的波形选择端A0、A1端分别与电路正电源端VCC端和地端连接，正弦波芯片IC1的参考端REF端与振荡电阻R1的一端连接，振荡电阻R1的另一端与正弦波芯片IC1的输入端IN端连接，正弦波芯片IC1的振荡端COSC端与振荡电容C1的一端连接，振荡电容C1的另一端接地，综合连接件CN2的自检控制端UC端与基极电阻R3的一端连接，基极电阻R3的另一端与三极管Q1的基极b端连接，三极管Q1的射极e端接地，三极管Q1的集电极c端与继电器K1线圈的一端、二极管D1的阳极连接，继电器K1线圈的另一端与二极管D1的阴极、电路正电源端VCC端连接，综合连接件CN2的正电源端+V端与电路正电源端VCC端、正电源电容C6的一端连接，综合连接件CN2的负电源端-V端与电路负电源端VSS端、负电源电容C5的一端连接，综合连接件CN2的地端GND端同时与负电源电容C5的另一端、正电源电容C6的另一端相连接，且接地；

电荷-电压变换电路包括转换电容C2、跟随器IC2，转换电容C2的另一端接地，跟随器IC2的负输入端-IN端与IC2的输出端OUT端、隔直电容C3的一端连接，跟随器IC2的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，跟随器IC2的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接；

带通滤波电路包括滤波运放IC3、隔直电容C3、隔直电阻R4、高频电阻R5、高频电容C4、接地电阻R6、输出电阻R7，隔直电容C3的另一端与隔直电阻R4的一端、高频电阻R5的一端连接，隔直电阻R4的另一端接地，高频电阻R5的另一端与高频电容C4的一端、滤波运放IC3的正输入端+IN端连接，高频电容C4的另一端接地，滤波运放IC3的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，滤波运放IC3的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接，接地电阻R6的一端接地，接地电阻R6的另一端与滤波运放IC3的负输入端-IN端、输出电阻R7的一端连接，输出电阻R7的另一端与滤波运放IC3的输出端OUT端、综合连接件CN2的电压输出端U0端连接。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型既可工作于对电荷信号的处理变送状态，也可工作于监测通道的自检状态，且利用正弦波作为通道自检的测试信号，该方法实时性强、成本低、通用性强好、可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种自检式电荷放大器电路，包括通道自检控制电路、电荷-电压变换电路、带通滤波电路。

通道自检控制电路包括输入连接件CN1、综合连接件CN2、正弦波芯片IC1、振荡电阻R1、振荡电容C1、正弦电阻R2、继电器K1、三极管Q1、二极管D1、基极电阻R3、负电源电容C5和正电源电容C6，输入连接件CN1的地端GND端接地，CN1的输入端IN端与继电器K1中的一个触点开关K1-1的常闭触点NC端连接，触点开关K1-1的公共端COM端与继电器K1中的另一个触点开关K1-2的公共端COM端、转换电容C2的一端及跟随器IC2的正输入端+IN端连接，触点开关K1-2的常开端ON端与正弦电阻R2的一端连接，正弦电阻R2的另一端与正弦波芯片IC1的输出端OUT端连接，正弦波芯片IC1的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，正弦波芯片IC1的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接，正弦波芯片IC1的地端GND端接地，正弦波芯片IC1的波形选择端A0、A1端分别与电路正电源端VCC端和地端连接，正弦波芯片IC1的参考端REF端与振荡电阻R1的一端连接，振荡电阻R1的另一端与正弦波芯片IC1的输入端IN端连接，正弦波芯片IC1的振荡端COSC端与振荡电容C1的一端连接，振荡电容C1的另一端接地，综合连接件CN2的自检控制端UC端与基极电阻R3的一端连接，基极电阻R3的另一端与三极管Q1的基极b端连接，三极管Q1的射极e端接地，三极管Q1的集电极c端与继电器K1线圈的一端、二极管D1的阳极连接，继电器K1线圈的另一端与二极管D1的阴极、电路正电源端VCC端连接，综合连接件CN2的正电源端+V端与电路正电源端VCC端、正电源电容C6的一端连接，综合连接件CN2的负电源端-V端与电路负电源端VSS端、负电源电容C5的一端连接，综合连接件CN2的地端GND端同时与负电源电容C5的另一端、正电源电容C6的另一端相连接，且接地；

电荷-电压变换电路包括转换电容C2、跟随器IC2，转换电容C2的另一端接地，跟随器IC2的负输入端-IN端与IC2的输出端OUT端、隔直电容C3的一端连接，跟随器IC2的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，跟随器IC2的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接；

带通滤波电路包括滤波运放IC3、隔直电容C3、隔直电阻R4、高频电阻R5、高频电容C4、接地电阻R6、输出电阻R7，隔直电容C3的另一端与隔直电阻R4的一端、高频电阻R5的一端连接，隔直电阻R4的另一端接地，高频电阻R5的另一端与高频电容C4的一端、滤波运放IC3的正输入端+IN端连接，高频电容C4的另一端接地，滤波运放IC3的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，滤波运放IC3的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接，接地电阻R6的一端接地，接地电阻R6的另一端与滤波运放IC3的负输入端-IN端、输出电阻R7的一端连接，输出电阻R7的另一端与滤波运放IC3的输出端OUT端、综合连接件CN2的电压输出端U0端连接。

本实用新型所使用的包括正弦波芯片IC1、跟随器IC2、滤波运放IC3、三极管Q1、二极管D1、继电器K1、输入连接件CN1和综合连接件CN1等在内的所有器件均采用现有的成熟产品，可以通过市场容易取得。例如：正弦波芯片采用MAX038，跟随器、滤波运放均用TLC2274，三极管采用C8050，二极管采用IN4001，继电器采用DS2Y系列，输入连接件采用CH2.54-2，综合连接件采用CH2.54-5等。

本实用新型中的主要电路参数及输入输出关系如下：

如权利要求1所述的远距离自检式振动信号变送电路，其特征在于正弦波芯片IC1的输出端输出的正弦波频率f_sin（单位：Hz）与振荡电阻R1、振荡电容C1间的关系如式（1）所示：

$f_{\sin }=\frac{5}{R_1{C}_1}---\left(1\right)$

其中R₁为振荡电阻R1的参数，C₁为振荡电容C1的参数；

在带通滤波电路中，当高频电阻R5远大于隔直电阻R4时，该电路环节中的低频截止频率f_L（单位：Hz）、高频截止频率f_H（单位：Hz）与电路器件参数间的关系分别如式（2）、（3）所示：

$f_L=\frac{1}{2\mathrm{\π}{R}_4{C}_3}---\left(2\right)$

$f_H=\frac{1}{2\mathrm{\π}{R}_5{C}_4}---\left(3\right)$

其中，C₃为隔直电容C3的参数，R₄为隔直电阻R4的参数，R₅为高频电阻R5的参数，C₄为高频电容C4的参数；

本实用新型工作过程如下：

（1）在正常工作时，经综合连接件CN2的自检控制端UC端输入的控制信号为低电平信号，三极管Q1截止，继电器K1线圈不得电，则其触点开关K1-1、K1-2均处于常闭触点NC端。用于检测振动信号的加速度传感器输出的电荷信号经输入连接件CN1的输入端IN端及转换电容C2后转换成电压信号，经跟随器IC2进行阻抗变换，再经带通滤波环节后输出电压信号u0,后续的监控系统据此可判别生产设备中的机械部件有无松动、脱落；

（2）当需进行通道自检时，经综合连接件CN2的自检控制端UC端输入的控制信号为高电平信号，三极管Q1导通，继电器K1线圈得电，则其触点开关K1-1、K1-2均处于常开触点ON端。则在切断加速度传感器信号的同时，将正弦波芯片IC1的输出正弦波信号连接到跟随器IC2的正输入端+IN端，再经带通滤波电路即输出预设的正弦波电压信号，后续的监控系统据此可判别该监测通道能否正常工作。

Claims (2)

1.一种自检式电荷放大器电路，包括通道自检控制电路、电荷-电压变换电路、带通滤波电路，其特征在于： 

通道自检控制电路包括输入连接件CN1、综合连接件CN2、正弦波芯片IC1、振荡电阻R1、振荡电容C1、正弦电阻R2、继电器K1、三极管Q1、二极管D1、基极电阻R3、负电源电容C5和正电源电容C6，输入连接件CN1的地端GND端接地，CN1的输入端IN端与继电器K1中的一个触点开关K1-1的常闭触点NC端连接，触点开关K1-1的公共端COM端与继电器K1中的另一个触点开关K1-2的公共端COM端、转换电容C2的一端及跟随器IC2的正输入端+IN端连接，触点开关K1-2的常开端ON端与正弦电阻R2的一端连接，正弦电阻R2的另一端与正弦波芯片IC1的输出端OUT端连接，正弦波芯片IC1的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，正弦波芯片IC1的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接，正弦波芯片IC1的地端GND端接地，正弦波芯片IC1的波形选择端A0、A1端分别与电路正电源端VCC端和地端连接，正弦波芯片IC1的参考端REF端与振荡电阻R1的一端连接，振荡电阻R1的另一端与正弦波芯片IC1的输入端IN端连接，正弦波芯片IC1的振荡端COSC端与振荡电容C1的一端连接，振荡电容C1的另一端接地，综合连接件CN2的自检控制端UC端与基极电阻R3的一端连接，基极电阻R3的另一端与三极管Q1的基极b端连接，三极管Q1的射极e端接地，三极管Q1的集电极c端与继电器K1线圈的一端、二极管D1的阳极连接，继电器K1线圈的另一端与二极管D1的阴极、电路正电源端VCC端连接，综合连接件CN2的正电源端+V端与电路正电源端VCC端、正电源电容C6的一端连接，综合连接件CN2的负电源端-V端与电路负电源端VSS端、负电源电容C5的一端连接，综合连接件CN2的地端GND端同时与负电源电容C5的另一端、正电源电容C6的另一端相连接，且接地； 

电荷-电压变换电路包括转换电容C2、跟随器IC2，转换电容C2的另一端接地，跟随器IC2的负输入端-IN端与IC2的输出端OUT端、隔直电容C3的一端连接，跟随器IC2的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，跟随器IC2的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接； 

带通滤波电路包括滤波运放IC3、隔直电容C3、隔直电阻R4、高频电阻R5、高频电容C4、接地电阻R6、输出电阻R7，隔直电容C3的另一端与隔直电阻R4的一端、高频电阻R5的一端连接，隔直电阻R4的另一端接地，高频电阻R5的另一端与高频电容C4的一端、滤波运放IC3的正输入端+IN端连接，高频电容C4的另一端接地，滤波运放IC3的正电源端+V端与电路正电源端VCC端连接，滤波运放IC3的负电源端-V端与电路负电源端VSS端连接，接地电阻R6的一端接地，接地电阻R6的另一端与滤波运放IC3的负输入端-IN端、输出电阻R7的一端连接，输出电阻R7的另一端与滤波运放IC3的输出端OUT端、综合连接件CN2的电压输出端U0端连接。 

2.如权利要求1所述的一种自检式电荷放大器电路，其特征在于正弦波芯片采用MAX038，跟随器、滤波运放均用TLC2274，三极管采用C8050，二极管采用IN4001，继电器采用DS2Y系列，输入连接件采用CH2.54-2，综合连接件采用CH2.54-5。