CN204440636U - 一种压力信号远传变送器 - Google Patents

Abstract

一种压力信号远传变送器，包括一台主机、一条压力传感器信号输入电缆、一条4-20mA远传信号输出电缆和一条电源电缆，主机外壳的一个侧面设有压力传感器信号输入插座和4-20mA远传信号输出插座，另一个侧面设有电源插座；主机外壳上盖设有旋钮电位器；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由压力信号前置处理电路、压力信号线性放大电路、4-20mA电流转换电路以及DC-DC隔离电源电路所组成。本实用新型可实现将远端的压力传感器信号进行远距离传送而不衰减和失真，满足仪器仪表的远程监测与控制要求，同时消除了工作电源引起的干扰问题。

Description

一种压力信号远传变送器

所属技术领域

本实用新型涉及信号调理技术领域，具体涉及一种压力信号远传变送器。

背景技术

现场仪器仪表的信号调理与信号的变送远传是现代测控电路设计过程中经常要用到的技术手段。在压力数据采集以及控制系统中，通常需要将来自压力传感器端的信号传至相对较远的系统中，在工业现场，现有的技术用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：

第一，由于传输的信号是电压信号，传输信号就会受到噪声的干扰而失真；

第二，传输线的电阻会产生电压降，那么接收端的信号就会产生误差；

第三，在现场如何提供仪表放大器的不同的工作电源以及由工作电源引起的干扰也是个问题。

由于现有技术上述问题的存在，使得传感器信号的远程传送都不是很理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压力信号远传变送器，该变送器可实现将远端的压力传感器信号进行远距离传送而不衰减和失真，满足仪器仪表的远程监测与控制要求，同时消除了工作电源引起的干扰问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

所述的一种压力信号远传变送器，包括一台主机、一条压力传感器信号输入电缆、一条4-20mA远传信号输出电缆和一条电源电缆。主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有压力传感器信号输入插座和4-20mA远传信号输出插座，压力传感器信号输入插座与压力传感器信号输入电缆相连，4-20mA远传信号输出插座与4-20mA远传信号输出电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有旋钮电位器，用来调节增益大小；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由压力信号前置处理电路、压力信号线性放大电路、4-20mA电流转换电路以及DC-DC隔离电源电路所组成。外部的压力传感器MP1通过压力传感器信号输入电缆与主机外壳的压力传感器信号输入插座相连，电路板上的连接器J1与主机外壳的4-20mA远传信号输出插座相连，电路板上的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连，电路板上的可调电阻R7与主机外壳的旋钮电位器相连。

所述的电路板上压力信号前置处理电路由压力传感器MP1、运算放大器芯片U2A、运算放大器芯片U2B、可调电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11和电位器R9组成；压力传感器MP1的管脚1与隔离电源+V0相连；压力传感器MP1的管脚2与运算放大器芯片U2A的管脚3相连；压力传感器MP1的管脚3与运算放大器芯片U2B的管脚5相连；压力传感器MP1的管脚4与地线GNDA相连；运算放大器芯片U2A的管脚4与隔离电源+V0相连；运算放大器芯片U2A的管脚11与地线GNDA相连；运算放大器芯片U2A的管脚1经电阻R5与精密运算放大器U1的管脚2相连；电阻R3跨接在运算放大器芯片U2A的管脚2与管脚1之间；运算放大器芯片U2B的管脚7经电阻R6与精密运算放大器U1的管脚3相连；电阻R4跨接在运算放大器芯片U2B的管脚6与管脚7之间；可调电阻R2跨接在运算放大器芯片U2B的管脚6与运算放大器芯片U2A的管脚2之间；运算放大器芯片U2B的管脚6经电阻R11与电位器R9的管脚3相连；隔离电源+V0经电阻R8、电位器R9、电阻R10与地线GNDA相连。

所述的电路板上压力信号线性放大电路由精密运算放大器U1、可调电阻R7和电阻R13组成；精密运算放大器U1的管脚1经可调电阻R7与精密运算放大器U1的管脚8相连；精密运算放大器U1的管脚2经电阻R13与晶体管Q1的管脚2相连；精密运算放大器U1的管脚3经电阻R6与运算放大器芯片U2B的管脚7相连；精密运算放大器U1的管脚5、管脚4相连后与地线GNDA相连；精密运算放大器U1的管脚7与隔离电源+V0相连。

所述的电路板上4-20mA电流转换电路由晶体管Q1、电位器R14、电阻R12、二极管D1、电容C3、电容C4和连接器J1组成；晶体管Q1的管脚2经电位器R14与隔离电源+V0相连；电位器R14的管脚2与管脚3相连；晶体管Q1的管脚1经电阻R12、电容C3后与地线GNDA相连；电阻R12和电容C3之间的引出线与精密运算放大器U1的管脚6相连；晶体管Q1的管脚3经电容C4与地线GNDA相连；晶体管Q1的管脚3经二极管D1与连接器J1的管脚2相连；连接器J1的管脚1与地线GNDA相连。

所述的电路板上DC-DC隔离电源电路由隔离电源M1、电容C1、电容C2以及电阻R1组成；隔离电源M1的管脚1与电源VCC相连，隔离电源M1的管脚2与地线GND相连，电容C1跨接在隔离电源M1的管脚1、管脚2之间，隔离电源M1的管脚3与电源+V0相连，隔离电源M1的管脚4与地线GNDA相连，电容C2与电阻R1并联后，跨接在隔离电源M1的管脚3、管脚4之间。

所述的压力传感器MP1的型号为MPX2100，精密运算放大器U1的型号为AD623。

本实用新型所述的压力传感器MP1将压力信号经前置处理电路进入精密运算放大器U1，可调电阻R7可精确调整信号增益，压力信号经4-20mA电流转换电路后，电压信号转换成了4-20mA电流信号，电流信号经连接器J1进行远距离传输；由于电流信号对噪声并不敏感，因此远距离传送后信号不会衰减和失真，满足仪器仪表的远程监测与控制要求；工作电源由DC-DC隔离电源提供，使得输入输出通道两边的所有信号没有任何电气上的联系，达到了消除工作电源引起的电磁干扰的目的。

附图说明

图1为本实用新型的主机结构示意图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为本实用新型的电路原理图。

附图1中的部件标号为：1为主机，2为电源插座，3为电源电缆，4为压力传感器信号输入插座，5为压力传感器信号输入电缆，6为4-20mA远传信号输出插座，7为4-20mA远传信号输出电缆，8为旋钮电位器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

见图1、图2、图3，一种压力信号远传变送器，包括一台主机1、一条压力传感器信号输入电缆5、一条4-20mA远传信号输出电缆7和一条电源电缆3。主机1有一个长方形扁平外壳，主机1外壳的一个侧面设有压力传感器信号输入插座4和4-20mA远传信号输出插座6，压力传感器信号输入插座4与压力传感器信号输入电缆5相连，4-20mA远传信号输出插座6与4-20mA远传信号输出电缆7相连；主机1另一个侧面设有电源插座2，该电源插座2与电源电缆3相连；主机1外壳上盖设有旋钮电位器8，用来调节增益大小；主机1外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由压力信号前置处理电路、压力信号线性放大电路、4-20mA电流转换电路以及DC-DC隔离电源电路所组成。外部的压力传感器MP1通过压力传感器信号输入电缆5与主机1外壳的压力传感器信号输入插座4相连，电路板上的连接器J1与主机1外壳的4-20mA远传信号输出插座6相连，电路板上的VCC以及GND与主机1外壳的电源插座2相连，电路板上的可调电阻R7与主机1外壳的旋钮电位器8相连。

所述的电路板上压力信号前置处理电路由压力传感器MP1、运算放大器芯片U2A、运算放大器芯片U2B、可调电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11和电位器R9组成；压力传感器MP1的管脚1与隔离电源+V0相连；压力传感器MP1的管脚2与运算放大器芯片U2A的管脚3相连；压力传感器MP1的管脚3与运算放大器芯片U2B的管脚5相连；压力传感器MP1的管脚4与地线GNDA相连；运算放大器芯片U2A的管脚4与隔离电源+V0相连；运算放大器芯片U2A的管脚11与地线GNDA相连；运算放大器芯片U2A的管脚1经电阻R5与精密运算放大器U1的管脚2相连；电阻R3跨接在运算放大器芯片U2A的管脚2与管脚1之间；运算放大器芯片U2B的管脚7经电阻R6与精密运算放大器U1的管脚3相连；电阻R4跨接在运算放大器芯片U2B的管脚6与管脚7之间；可调电阻R2跨接在运算放大器芯片U2B的管脚6与运算放大器芯片U2A的管脚2之间；运算放大器芯片U2B的管脚6经电阻R11与电位器R9的管脚3相连；隔离电源+V0经电阻R8、电位器R9、电阻R10与地线GNDA相连。

所述的电路板上压力信号线性放大电路由精密运算放大器U1、可调电阻R7和电阻R13组成；精密运算放大器U1的管脚1经可调电阻R7与精密运算放大器U1的管脚8相连；精密运算放大器U1的管脚2经电阻R13与晶体管Q1的管脚2相连；精密运算放大器U1的管脚3经电阻R6与运算放大器芯片U2B的管脚7相连；精密运算放大器U1的管脚5、管脚4相连后与地线GNDA相连；精密运算放大器U1的管脚7与隔离电源+V0相连。

所述的电路板上4-20mA电流转换电路由晶体管Q1、电位器R14、电阻R12、二极管D1、电容C3、电容C4和连接器J1组成；晶体管Q1的管脚2经电位器R14与隔离电源+V0相连；电位器R14的管脚2与管脚3相连；晶体管Q1的管脚1经电阻R12、电容C3后与地线GNDA相连；电阻R12和电容C3之间的引出线与精密运算放大器U1的管脚6相连；晶体管Q1的管脚3经电容C4与地线GNDA相连；晶体管Q1的管脚3经二极管D1与连接器J1的管脚2相连；连接器J1的管脚1与地线GNDA相连。

所述的电路板上DC-DC隔离电源电路由隔离电源M1、电容C1、电容C2以及电阻R1组成；隔离电源M1的管脚1与电源VCC相连，隔离电源M1的管脚2与地线GND相连，电容C1跨接在隔离电源M1的管脚1、管脚2之间，隔离电源M1的管脚3与电源+V0相连，隔离电源M1的管脚4与地线GNDA相连，电容C2与电阻R1并联后，跨接在隔离电源M1的管脚3、管脚4之间。

所述的压力传感器MP1的型号为MPX2100，精密运算放大器U1的型号为AD623。

Claims (2)

1.一种压力信号远传变送器，包括一台主机、一条压力传感器信号输入电缆、一条4-20mA远传信号输出电缆和一条电源电缆，其特征是：主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有压力传感器信号输入插座和4-20mA远传信号输出插座，压力传感器信号输入插座与压力传感器信号输入电缆相连，4-20mA远传信号输出插座与4-20mA远传信号输出电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有旋钮电位器，用来调节增益大小；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由压力信号前置处理电路、压力信号线性放大电路、4-20mA电流转换电路以及DC-DC隔离电源电路所组成，外部的压力传感器MP1通过压力传感器信号输入电缆与主机外壳的压力传感器信号输入插座相连，电路板上的连接器J1与主机外壳的4-20mA远传信号输出插座相连，电路板上的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连，电路板上的可调电阻R7与主机外壳的旋钮电位器相连。

2.根据权利要求1所述的一种压力信号远传变送器，其特征是：所述的电路板上压力信号前置处理电路由压力传感器MP1、运算放大器芯片U2A、运算放大器芯片U2B、可调电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11和电位器R9组成；压力传感器MP1的管脚1与隔离电源+V0相连；压力传感器MP1的管脚2与运算放大器芯片U2A的管脚3相连；压力传感器MP1的管脚3与运算放大器芯片U2B的管脚5相连；压力传感器MP1的管脚4与地线GNDA相连；运算放大器芯片U2A的管脚4与隔离电源+V0相连；运算放大器芯片U2A的管脚11与地线GNDA相连；运算放大器芯片U2A的管脚1经电阻R5与精密运算放大器U1的管脚2相连；电阻R3跨接在运算放大器芯片U2A的管脚2与管脚1之间；运算放大器芯片U2B的管脚7经电阻R6与精密运算放大器U1的管脚3相连；电阻R4跨接在运算放大器芯片U2B的管脚6与管脚7之间；可调电阻R2跨接在运算放大器芯片U2B的管脚6与运算放大器芯片U2A的管脚2之间；运算放大器芯片U2B的管脚6经电阻R11与电位器R9的管脚3相连；隔离电源+V0经电阻R8、电位器R9、电阻R10与地线GNDA相连；所述的电路板上压力信号线性放大电路由精密运算放大器U1、可调电阻R7和电阻R13组成；精密运算放大器U1的管脚1经可调电阻R7与精密运算放大器U1的管脚8相连；精密运算放大器U1的管脚2经电阻R13与晶体管Q1的管脚2相连；精密运算放大器U1的管脚3经电阻R6与运算放大器芯片U2B的管脚7相连；精密运算放大器U1的管脚5、管脚4相连后与地线GNDA相连；精密运算放大器U1的管脚7与隔离电源+V0相连；所述的电路板上4-20mA电流转换电路由晶体管Q1、电位器R14、电阻R12、二极管D1、电容C3、电容C4和连接器J1组成；晶体管Q1的管脚2经电位器R14与隔离电源+V0相连；电位器R14的管脚2与管脚3相连；晶体管Q1的管脚1经电阻R12、电容C3后与地线GNDA相连；电阻R12和电容C3之间的引出线与精密运算放大器U1的管脚6相连；晶体管Q1的管脚3经电容C4与地线GNDA相连；晶体管Q1的管脚3经二极管D1与连接器J1的管脚2相连；连接器J1的管脚1与地线GNDA相连；所述的电路板上DC-DC隔离电源电路由隔离电源M1、电容C1、电容C2以及电阻R1组成；隔离电源M1的管脚1与电源VCC相连，隔离电源M1的管脚2与地线GND相连，电容C1跨接在隔离电源M1的管脚1、管脚2之间，隔离电源M1的管脚3与电源+V0相连，隔离电源M1的管脚4与地线GNDA相连，电容C2与电阻R1并联后，跨接在隔离电源M1的管脚3、管脚4之间；所述的压力传感器MP1的型号为MPX2100，精密运算放大器U1的型号为AD623。