CN203893970U - 一种压力变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力变送器，包括用于检测压力大小并将其转换为模拟电信号的压力检测单元，信号调理电路，其输入端接收所述模拟电信号，将所述模拟电信号调整为控制电压并由其输出端输出；电流比例调节电路，根据接收的所述控制电压对电流进行比例调节并在其输出端输出调节电压；放大器，其第一输入端连接所述电流比例调节电路输入端，其第二输入端接地；电流电压输出电路，其输入端连接所述放大器输出端，其电压受控端连接所述电流比例调节电路输出端，电流电压输出电路和电流比例调节电路的电流叠加以调整该电压受控端的调节电压，输出电压信号、电流信号。本实用新型能够在同一信号转换电路中得到电流、电压信号变送输出。

Description

一种压力变送器

技术领域

本实用新型涉及压力信号电路检测领域，特别是一种对压力信号转换为电信号的压力变送器。

背景技术

中国专利文献1(授权公告号CN201331406Y)披露了一种智能型压力变送器，通过信号转换电路一或者信号转换电路二分别实现将压阻式压力传感器所输出电压信号转换为4-20mA标准电流信号、0.5-4.5V标准电压信号，对电流信号、电压信号处理后以确定该压力信号的大小。

但是，专利文献1需要通过信号转换电路一或者信号转换电路二两个信号转换电路转换后方能得到电流信号变送输出和电压信号变送输出，无疑增加电路复杂度，增加制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压力变送器，能够在同一信号转换电路中得到电流信号变送输出和电压信号变送输出，有利于降低制造成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种压力变送器，包括用于检测压力大小并将其转换为模拟电信号的压力检测单元，接收所述模拟电信号并输出对应于压力大小的信号的信号处理单元，所述信号处理单元包括：

信号调理电路，连接所述压力检测单元，其输入端接收所述模拟电信号，将所述模拟电信号调整为控制电压并由其输出端输出；

电流比例调节电路，其输入端通过电阻连接所述信号调理电路，根据接收的所述控制电压对电流进行比例调节并在其输出端输出调节电压；

放大器，其第一输入端连接所述电流比例调节电路输入端，其第二输入端接地；

电流电压输出电路，其输入端连接所述放大器输出端，其电压受控端连接所述电流比例调节电路输出端，电流电压输出电路和电流比例调节电路的电流叠加以调整该电压受控端的调节电压，其电压输出端和电流输出端根据该调节电压分别输出电压信号、电流信号。

优选的，所述电流电压输出电路包括：

三极管，其基极耦合至所述放大器输出端，接收所述放大器输出的放大信号控制所述三极管的开启，其集电极连接第一电压；

第一电阻，其第一端连接所述三极管的发射极，其第二端作为电流电压输出电路的电压输出端；

第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地；

采样电阻，其第一端连接所述第二电阻的第二端，其第二端连接所述电流比例调节电路输出端；

电流检测端口，串联在负载电压和所述采样电阻第二端之间，作为所述电流电压输出电路的电流输出端。

优选的，所述电流电压输出电路包括：

三极管，其基极耦合至所述放大器输出端，接收所述放大器输出的放大信号控制所述三极管的开启，其集电极连接第一电压；

电阻网络，其第一端连接所述三极管的发射极，其第二端接地；

采样电阻，其第一端连接所述电阻网络的第二端，其第二端连接所述电流比例调节电路输出端；

电流检测端口，作为所述电流电压输出电路的电流输出端，其第一端在所述采样电阻第二端；

负载电阻，其第一端连接所述电流检测端口的第二端，其第二端连接负载电压；

电压检测端口，作为所述电流电压输出电路的电压输出端，并联在所述负载电阻两端。

优选的，所述电流比例调节电路包括：

第二电压源；

第三电阻，其第一端连接所述放大器的第一输入端，其第二端连接所述第二电压源；

第四电阻，其第一端连接所述第三电阻的第一端，其第二端作为所述电流比例调节电路的输出端。

优选的，所述调节电压耦合至电源电压的负极。

优选的，还包括用于给所述压力检测单元供电的供电模块。

优选的，所述信号调理电路还输出开关电压，所述压力变送器还包括：

用于对电源电压进行电平转换的电压转换电路，其第一输入端输入电源电压，其第二输入端输入所述开关电压，其输出端根据所述开关电压输出第二电压至所述供电模块以及信号调理电路。

优选的，所述电压转换电路包括：

第一电感，其第一端通过电阻连接所述电源电压的正极，其第二端耦合至所述电源电压的负极；

二极管，其阳极连接所述第一电感的第二端；

晶体管，其控制端连接所述二极管的阴极，其电源端连接接收所述开关电压，其输出端输出所述第二电压。

优选的，还包括第一稳压管，其阴极连接二级管阴极，其阳极接地，以及第二稳压管，其阴极连接晶体管输出端，其阳极接地。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有如下突出优点：

本实用新型在电流电压输出电路中可同时进行电流信号变送输出和电压信号变送输出，通过电流比例调节电路和电流电压输出电路的电流叠加，在两者相连的节点产生调节电压，电流比例调节电路对电流进行比例调节，从而调整该调节电压，该调节电压进而控制输出电流信号和电压信号的大小，本实用新型电路简单，有利于节约成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的压力变送器的电路结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的电流比例调节电路、放大器以及电流电压输出电路的电路结构图；

图3为本实用新型另一实施例的电流比例调节电路、放大器以及电流电压输出电路的电路结构图；

图4为本实用新型实施例的电压转换电路的电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施以及具体附图的限制。

如图1所示，本实施例的压力变送器，包括压力检测单元1，信号处理单元(图上未示出)，其中信号处理单元包括信号调理电路2，电流比例调节电路3，放大器4，以及电流电压输出电路5。

压力检测单元1检测压力大小并将其转换为模拟电信号，可选为压力传感器，作为一个非限制性的例子，该压力检测单元1为电阻应变式传感器；信号处理单元接收所述模拟电信号并输出对应于压力大小的信号，在本实施例中，信号调理电路2连接所述压力检测单元1，压力检测单元1输出模拟电信号至信号调理电路2输入端，信号调理电路2将所述模拟电信号调整为控制电压Vc，作为一个非限制性的例子，输入载荷范围为0-10kg的压力，压力检测单元1将信号将其转换为电信号后，信号调理电路2将该电信号调理为范围为0-5V的控制电压Vc，并由信号调理电路2的输出端输出，信号调理电路2调理的作用是为了控制电压Vc能够适合后面电路器件工作条件；电流比例调节电路3的输入端通过电阻R连接信号调理电路2输出端，接收该控制电压Vc，并在其输出端输出调节电压Vnd，在电流比例调节电路3中，通过电压、电阻及电流之间的关系对电路中的电流进行比例调节，根据不同的控制电压Vc经过电流比例调节后得到相应调节电压Vnd，将该调节电压Vnd的节点设为参考点A；放大器4起到放大信号的作用，其第一输入端连接所述电流比例调节电路3输入端，其第二输入端接地GND；电流电压输出电路5，其输入端耦合至所述放大器4输出端，电流电压输出电路5的电压受控端连接所述电流比例调节电路3输出端，换言之，电流电压输出电路5和电流比例调节电路3在参考点A处连接，根据电路电流叠加原理，电流电压输出电路5和电流比例调节电路3的电流叠加，调整电压受控端即参考点A处的调节电压Vnd，该调节电压Vnd同时也控制着输出的电压信号和电流信号，从而实现了控制电压Vc对输出信号的控制，在电流电压输出电路5的电压输出端VOUT和电流输出端IOUT分别输出电压信号、电流信号。

继续参考图1，在一个实施例中，压力检测模块自身不能供电情况下，压力变送器还包括用于给所述压力检测单元1供电的供电模块6。

图2示出一个实施例的电流比例调节电路3、放大器4以及电流电压输出电路5的电路结构。

其中，电流电压输出电路5包括：三极管Q1，其基极耦合至所述放大器4输出端，接收所述放大器4输出的放大信号控制所述三极管Q1的开启，其集电极连接第一电压，三极管成本低，当然也可选为其他晶体管；第一电阻R1，其第一端连接所述三极管Q1的发射极，其第二端作为电流电压输出电路5的电压输出端VOUT；第二电阻R2，其第一端连接所述第一电阻R1的第二端，其第二端接地GND；采样电阻Rcs，其第一端连接所述第二电阻R2的第二端，其第二端连接所述电流比例调节电路3输出端；电流检测端口Iout，串联在所述采样电阻Rcs第二端和负载电压VL之间，作为所述电流电压输出电路5的电流输出端IOUT，用于串接检测电流的负载，图中未示出连接负载，仅留出端口以示意。电流电压输出电路5实现受控制电压Vc控制而改变相应输出的功能。

电流比例调节电路包括：第二电压源Vcc；第三电阻R3，其第一端连接所述放大器4的第一输入端，其第二端连接所述第二电压源Vcc，该第二电压源Vcc是为了得到更加适合的调节电压Vnd；第四电阻R4，其第一端连接所述第三电阻R3的第一端，其第二端作为所述电流比例调节电路3的输出端。由于放大器4的正负极虚短，其第二输入端接地GND，则其第一输入端为虚地，因而控制电压Vc往电流比例调节电路3流入，通过第三电阻R3和第四电阻R4以及第二电压源Vcc的关系，得到参考点A的调节电压Vnd，该调节电压Vnd的确定使得电流电压输出电路5的电压受控端的电位确定了，因此整个三极管Q1发射极的电流也被确定，从而输出电压信号和电流信号被确定。

图3示出另一个实施例的电流比例调节电路3、放大器4以及电流电压输出电路5的电路结构，图3同图2实现相同功能的标号继续沿用。

其中，电流电压输出电路5包括：三极管Q1，其基极耦合至所述放大器4输出端，接收所述放大器4输出的放大信号控制所述三极管Q1的开启，其集电极连接第一电压，三极管成本低，当然也可选为其他晶体管；电阻网络，在本实施例中继续沿用图2中的第一电阻R1，其第一端连接所述三极管Q1的发射极，其第二端作为电流电压输出电路5的电压输出端VOUT；第二电阻R2，其第一端连接所述第一电阻R1的第二端，其第二端接地GND；采样电阻Rcs，其第一端连接所述第二电阻R2的第二端，其第二端连接所述电流比例调节电路3输出端；电流检测端口IOUT，作为所述电流电压输出电路5的电流输出端，其第一端在所述采样电阻Rcs第二端；负载电阻RL，其第一端连接所述电流检测端口IOUT的第二端，其第二端连接负载电压VL；电压检测端口VOUT，作为所述电流电压输出电路5的电压输出端，并联在所述负载电阻RL两端。电流电压输出电路5实现受控制电压Vc控制而改变相应输出的功能，其具体电路连接并不具限制性，本领域技术人员根据需要对图2或3中的电流电压输出电路5作的适应性修改，均落入本实用新型保护范围。

继续参考图1，作为一个非限制性的实施例，所述信号调理电路2还输出开关电压Vgate，所述压力变送器还包括：用于对电源电压Vs进行电平转换的电压转换电路7，其第一输入端输入电源电压Vs，其第二输入端输入所述开关电压Vgate，其输出端根据所述开关电压Vgate输出第二电压Vcc至所述供电模块6以及信号调理电路2供电。

图3示出一个实施例的电压转换电路7的电路结构，所述电压转换电路7包括：第一电感L1，其第一端通过电阻连接所述电源电压Vs的正极，其第二端耦合至所述电源电压Vs的负极；二极管D1，其阳极连接所述第一电感L1的第二端；晶体管M1，其控制端连接所述二极管D1的阴极，其电源端接收信号调理电路反馈的开关电压Vgate，其输出端输出所述第二电压Vcc，当第二电压Vcc过大时，Vgate控制晶体管M1关断，断开第二电压使压力变送器暂停工作，避免电压过高烧坏器件。优选的，还包括第一稳压管DZ1，其阴极连接二级管D1阴极，其阳极接地GND，以及第二稳压管DZ2，其阴极连接晶体管M1输出端，其阳极接地GND，以保证电压的稳定性，防止外部干扰。

作为一个优选的实施例，所述调节电压Vnd耦合至电源电压Vs的负极。

本实用新型在电流电压输出电路中可同时进行电流信号变送输出和电压信号变送输出，通过电流比例调节电路和电流电压输出电路的电流叠加，在两者相连的节点产生调节电压，电流比例调节电路对电流进行比例调节，从而调整该调节电压，该调节电压进而控制输出电流信号和电压信号的大小，本实用新型电路简单，有利于节约成本。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种压力变送器，包括用于检测压力大小并将其转换为模拟电信号的压力检测单元，接收所述模拟电信号并输出对应于压力大小的信号的信号处理单元，其特征在于，所述信号处理单元包括：

信号调理电路，连接所述压力检测单元，其输入端接收所述模拟电信号，将所述模拟电信号调整为控制电压并由其输出端输出；

电流比例调节电路，其输入端通过电阻连接所述信号调理电路，根据接收的所述控制电压对电流进行比例调节并在其输出端输出调节电压；

放大器，其第一输入端连接所述电流比例调节电路输入端，其第二输入端接地；

电流电压输出电路，其输入端连接所述放大器输出端，其电压受控端连接所述电流比例调节电路输出端，电流电压输出电路和电流比例调节电路的电流叠加以调整该电压受控端的调节电压，其电压输出端和电流输出端根据该调节电压分别输出电压信号、电流信号。

2.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述电流电压输出电路包括：

三极管，其基极耦合至所述放大器输出端，接收所述放大器输出的放大信号控制所述三极管的开启，其集电极连接第一电压；

第一电阻，其第一端连接所述三极管的发射极，其第二端作为电流电压输出电路的电压输出端；

第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地；

采样电阻，其第一端连接所述第二电阻的第二端，其第二端连接所述电流比例调节电路输出端；

电流检测端口，串联在负载电压和所述采样电阻第二端之间，作为所述电流电压输出电路的电流输出端。

3.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述电流电压输出电路包括：

三极管，其基极耦合至所述放大器输出端，接收所述放大器输出的放大信号控制所述三极管的开启，其集电极连接第一电压；

电阻网络，其第一端连接所述三极管的发射极，其第二端接地；

采样电阻，其第一端连接所述电阻网络的第二端，其第二端连接所述电流比例调节电路输出端；

电流检测端口，作为所述电流电压输出电路的电流输出端，其第一端在所述采样电阻第二端；

负载电阻，其第一端连接所述电流检测端口的第二端，其第二端连接负载电压；

电压检测端口，作为所述电流电压输出电路的电压输出端，并联在所述负载电阻两端。

4.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述电流比例调节电路包括：第二电压源；

第三电阻，其第一端连接所述放大器的第一输入端，其第二端连接所述第二电压源；

第四电阻，其第一端连接所述第三电阻的第一端，其第二端作为所述电流比例调节电路的输出端。

5.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述调节电压耦合至电源电压的负极。

6.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，还包括用于给所述压力检测单元供电的供电模块。

7.如权利要求6所述的压力变送器，其特征在于，所述信号调理电路还输出开关电压，所述压力变送器还包括：

用于对电源电压进行电平转换的电压转换电路，其第一输入端输入电源电压，其第二输入端输入所述开关电压，其输出端根据所述开关电压输出第二电压至所述供电模块以及信号调理电路。

8.如权利要求7所述的压力变送器，其特征在于，所述电压转换电路包括：

第一电感，其第一端通过电阻连接所述电源电压的正极，其第二端耦合至所述电源电压的负极；

二极管，其阳极连接所述第一电感的第二端；

晶体管，其控制端连接所述二极管的阴极，其电源端连接接收所述开关电压，其输出端输出所述第二电压。

9.如权利要求8所述的压力变送器，其特征在于，还包括第一稳压管，其阴极连接所述二极管阴极，其阳极接地，以及第二稳压管，其阴极连接所述晶体管输出端，其阳极接地。