CN204988396U - 保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种保护电路，应用于流量计CPU复位时，使其持续输出电流环电流，所述保护电路至少包括：CPU信号和电流环电路，所述CPU信号与所述电流环电路之间设有光耦模块与数模转换器，所述CPU信号连接所述光耦模块的输入端，所述光耦模块的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接所述电流环电路的输入端，以保持输出电流环电流。通过在电流环电路中设置数模转换器与光耦模块，当CPU停止对外输出PWM信号时，数模转换器中锁存的模拟信号持续输出，作为电流环电路的输入信号，保证了电流环电流持续输出；以及在电流环输出端设置保护模块，防止电流环输出端口反接时，烧坏电流环电路，提高了电流环电路的安全性。

Description

保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种流量计CPU复位时保护电路。

背景技术

电流环为电流反馈系统，通常指将输出电流采用正反馈或负反馈的方式接入处理环节的方法，电流环信号传输具有抗干扰能力强，便于信号远传，信号失真小等优点。为了通过提高电流的稳定性能来提高系统的性能，采用4～20mA的电流环传输信号，其中4mA表示为零信号，20mA表示信号为满刻度，当低于4mA或者高于20mA时，产生报警信号。

然而，现有的电流环输出电流值大小取决于所述流量计CPU输出PWM信号占空比大小，当CPU死机或复位时，PWM信号将输出高电平或低电平，造成电流环输出电流过大或过小；以及在电流环输出电流时，非专业人士经常误接电流环输出电流的正端和负端(即外接24V电源错接电流环输出电流的负端)，造成烧坏电流环电路。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种保护电路，用于解决现有技术中流量计复位时，无法持续输出电流环的问题，以及在电流环外接输出端设置保护模块，防止错接时，烧坏电流环电路。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种保护电路，应用于流量计CPU复位时，使其持续输出电流环电流，所述保护电路至少包括：CPU信号和电流环电路，所述CPU信号与所述电流环电路之间设有光耦模块与数模转换器，所述CPU信号连接所述光耦模块的输入端，所述光耦模块的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接所述电流环电路的输入端，以保持输出电流环电流。

在上述保护电路中，所述光耦模块包括第一光耦、第二光耦、第三光耦、第一电阻、第二电阻与第三电阻，所述第一电阻一端连接所述CPU信号，所述第一电阻另一端连接所述第一光耦输入端，所述第一光耦输出端连接所述数模转换器的DIN引脚；所述第二电阻一端连接所述CPU信号，所述第二电阻另一端连接所述第二光耦输入端，所述第二光耦输出端连接所述数模转换器的SCLK引脚；所述第三电阻一端连接所述CPU信号，所述第三电阻另一端连接所述第三光耦输入端，所述第三光耦输出端连接所述数模转换器的SYNC引脚。

在上述保护电路中，还包括稳压器与调整器，所述稳压器的输入端连接24V电源，所述稳压器输出端连接所述数模转换器的电源端，以提供5V电压电源；所述调整器的输入端连接5V电压电源，所述调整器的输出端连接所述数模转换器的基准端，以输入2.5V的基准电压。

在上述保护电路中，所述数模转换器的输出端连接所述电流环电路的输入端，其中，所述电流环电路包括放大模块、比较模块、控制模块与保护模块，所述数模转换器的输出端连接所述放大模块的输入端，所述放大模块的输出端连接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述控制模块的输出端连接有保护模块。

在上述保护电路中，所述放大模块包括运放器、第四电阻、第五电阻、第六电路、第七电阻和第一电容，所述运放器的正向输入端通过所述第一电阻连接所述数模转换器的输出端，所述运放器的负向输入端与所述运放器的输出端之间并联有所述第一电容和第五电阻，其中，所述第六电阻的一端与所述第五电阻靠近所述运放器负向输入端的一端串接，所述第六电阻的另一端外接24V电源。

在上述保护电路中，所述比较模块包括比较器、第八电阻和第九电阻，其中，所述第八电阻一端连接24V电源，所述第八电阻的另一端连接第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述比较器的正向输入端连接在所述第八电阻与第九电阻之间，所述比较器的负向输入端连接所述放大模块的输出端，所述比较器的输出端连接所述控制模块的输入端。

在上述保护电路中，所述控制模块包括三极管、第二电容、第三电容、第十电阻、第十一电阻与第十二电阻，其中，所述三极管的集电极为控制模块的输出端，所述三极管的基极通过所述第十电阻连接所述比较模块的输出端，所述三极管的发射极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接24V电源，所述第三电容的一端连接所述24V电源，所述第三电容的另一端连接所述三极管的基极，所述第十一电阻的一端连接所述三极管的发射极连，所述第十一电阻的另一端连接所述比较模块负向输入端，所述第二电容一端连接所述第十一电阻的另一端，所述第二电容的另一端连接所述第十电阻靠近所述比较模块的一端。

在上述保护电路中，所述保护模块包括第十三电阻、第十四电阻、第五电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管和肖特基二极管，所述控制模块的输出端连接所述第一二极管的正极，所述二极管依次串联所述第十三电阻、所述第十四电阻，所述第十四电阻的另一端为电流环输出正端，所述第二二极管的正极连接所述第一二极管负极，所述第二二极管的负极连接所述肖特基二极管负极，所述肖特基二极管正极连接所述第三二极管的负极，所述第三二极管接地，所述第五电容一端连接在所述第十三电阻和所述第十四电阻之间，所述第五电容另一端连接所述述肖特基二极管正极，且所述肖特基二极管的正极为电流环输出负端。

如上所述，本实用新型的保护电路，具有以下有益效果：

通过在所述电流环电路中设置数模转换器与光耦模块，当所述CPU停止对外输出PWM信号时，所述数模转换器中锁存的模拟信号持续输出，作为电流环电路的输入信号，保证了电流环电流持续输出；以及在电流环输出端设置保护模块，防止电流环输出端口反接时，烧坏电流环电路，提高了电流环电路的安全性。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例中的一种保护电路结构框图；

图2显示为本实用新型实施例中的一种保护电路的电路图。

元件标号说明：

1、光耦模块，2、数模转换器，3、电流环电路，4、放大模块，5、比较模块，6、控制模块，7、保护模块，电阻R1～R17，电容C1～C11，肖特基二极管Z，二极管D1～D4。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，为本实用新型提供一种保护电路结构框图，应用于流量计CPU复位时，使其持续输出电流环电流，所述保护电路至少包括：CPU信号和电流环电路3，所述CPU信号与所述电流环电路3之间设有光耦模块1与数模转换器2，所述CPU信号连接所述光耦模块1的输入端，所述光耦模块1的输出端连接所述数模转换器2的输入端，所述数模转换器2的输出端连接所述电流环电路3的输入端，以保持输出电流环电流。

在本实施例中，当所述CPU发生故障，出现复位或死机的情况下，其内部定时器不受控制，CPU不会对外输出PWM信号，而输出高电平或低电平，使得电流环输出很大的恒定电流或者很小的恒定电流，导致被误判为较大电流或较小电流。而当采用DA转换器替换PWM信号时，由于DA转换器中寄存器锁存相应的模拟信号，即使CPU发生故障，DA转换器也会持续输出保存的模拟信号，不会造成电流环电路3出现误判现象。

在本实施例中，所述DA转换器是TI公司生产型号为DAC8551的模数转换器，其是一个体积小，低功耗，电压输出为16位数字到模拟转换器(DAC)；并且由于其稳定性，提供了良好的线性度，并最大限度地提高了转换速率；该DAC8551采用一个通用的3线串行接口，工作时钟速率为30MHz，接口兼容好。

其中，所述光耦模块1包括第一光耦、第二光耦、第三光耦、第一电阻R1、第二电阻R2与第三电阻R3，所述第一电阻R1一端连接所述CPU信号，所述第一电阻R1另一端连接所述第一光耦输入端，所述第一光耦输出端连接所述数模转换器2的DIN引脚；所述第二电阻R2一端连接所述CPU信号，所述第二电阻R2另一端连接所述第二光耦输入端，所述第二光耦输出端连接所述数模转换器2的SCLK引脚；所述第三电阻R3一端连接所述CPU信号，所述第三电阻R3另一端连接所述第三光耦输入端，所述第三光耦输出端连接所述数模转换器2的SYNC引脚。

在本实施例中，所述第一电阻R1至第三电阻R3限制对应的所述光耦电流过大，起到保护作用，所述第一光耦至第三光耦，分别对应连接数模转换器2的输入端口，DIN引脚为输入端口，控制所述模拟信号的大小，SCLK引脚为时钟信号，起到定时采集的作用；SYNC引脚为同步端口，起到校正的目的。

其中，还包括稳压器与调整器，所述稳压器的输入端连接24V电源，所述稳压器输出端连接所述数模转换器2的电源端，以提供5V电压电源；所述调整器的输入端连接5V电压电源，所述调整器的输出端连接所述数模转换器2的基准端，以输入2.5V的基准电压。

在所述稳压器的输出端还设置滤波作用和充电作用，形成保护回路，其中，第六电容C6为并联的滤波电容，第七电容C7为充电电容，它们的另一端均接地；还包括第十五电阻R15、第十六电阻R16与第十七电阻R17，其依次对应连接在第一光耦至第三光耦上，所述第十五电阻R15至第十七电阻R17的另一端均连接所述稳压器的输出端，以提供稳定的保护电阻。

还包括第四电容C4和第四二极管D4，所述第四电容C4一端接地，所述第四电容C4另一端接所述稳压器的输入端，所述稳压器的输入端连接所述第四二极管D4正极，所述第四二极管D4的负极连接24V电源。

在所述调整器设置有第九电容C9、第十电容C10和第八电容C8C11，所述第九电容C9的一端连接所述运放器的正向输入端，所述第九电容C9的另一端连接所述第十电容C10的一端，所述第十电容C10的另一端连接调整器的输入端，并在输入端接入5V电源，所述调整器的输出端连接所述数模转换器2基准端，并且第八电容C8C11的一端连接所述调整器的输出端，所述第八电容C8C11的另一端连接第九电容C9的另一端。其中，第十电容C10和第八电容C8C11为负载电容，第九电容C9为谐振电容。

如图2所示，为本实用新型提供一种保护电路电路图，具体包括：其中，所述数模转换器2的输出端连接所述电流环电路3的输入端，所述电流环电路3包括放大模块4、比较模块5、控制模块6与保护模块7，所述数模转换器2的输出端连接所述放大模块4的输入端，所述放大模块4的输出端连接所述比较模块5的输入端，所述比较模块5的输出端连接所述控制模块6的输入端，所述控制模块6的输出端连接有保护模块7。

其中，所述放大模块4包括运放器、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电路R6、第七电阻R7和第一电容C1，所述运放器的正向输入端通过所述第一电阻R1连接所述数模转换器2的输出端，所述运放器的负向输入端与所述运放器的输出端之间并联有所述第一电容C1和第五电阻R5，其中，所述第六电阻R6的一端与所述第五电阻R5靠近所述运放器负向输入端的一端串接，所述第六电阻R6的另一端外接24V电源。

其中，所述比较模块5包括比较器、第八电阻R8和第九电阻R9，其中，所述第八电阻R8一端连接24V电源，所述第八电阻R8的另一端连接第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端接地，所述比较器的正向输入端连接在所述第八电阻R8与第九电阻R9之间，所述比较器的负向输入端连接所述放大模块4的输出端，所述比较器的输出端连接所述控制模块6的输入端。

其中，所述控制模块6包括三极管(PNP)、第二电容C2、第三电容C3、第十电阻R10、第十一电阻R11与第十二电阻R12，其中，所述三极管的集电极为控制模块6的输出端，所述三极管的基极通过所述第十电阻R10连接所述比较模块5的输出端，所述三极管的发射极连接所述第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端连接24V电源，所述第三电容C3的一端连接所述24V电源，所述第三电容C3的另一端连接所述三极管的基极，所述第十一电阻R11的一端连接所述三极管的发射极连，所述第十一电阻R11的另一端连接所述比较模块5负向输入端，所述第二电容C2一端连接所述第十一电阻R11的另一端，所述第二电容C2的另一端连接所述第十电阻R10靠近所述比较模块5的一端。

在本实施例中，电流环电路3的工作原理如下：

当所述模数转换器输出模拟信号时，所述放大模块4讲所述模拟信号进行放大，输出放大的模拟信号，将所述放大的模拟信号与比较器设定的基准电压比较，当输出模拟信号小于所述基准电压时，输出高电平，基极的高电平大于发射极的电平，控制模块6导通，形成回路，依次导通相应的保护模块7中二极管，输出电流环电流。

其中，所述电阻R5＝R6＝R7＝R8＝R9＝R11均为200千欧，根据相应原理计算，得出电流环输出电流I＝2V1/R12。

其中，所述保护模块7包括第十三电阻R13、第十四电阻R14、第五电容C5、第一二极管、第二二极管D2、第三二极管D3和肖特基二极管Z，所述控制模块6的输出端连接所述第一二极管D1的正极，所述二极管依次串联所述第十三电阻R13、所述第十四电阻R14，所述第十四电阻R14的另一端为电流环输出正端，所述第二二极管D2的正极连接所述第一二极管负极，所述第二二极管D2的负极连接所述肖特基二极管Z负极，所述肖特基二极管Z正极连接所述第三二极管D3的负极，所述第三二极管D3接地，所述第五电容C5一端连接在所述第十三电阻R13和所述第十四电阻R14之间，所述第五电容C5另一端连接所述述肖特基二极管Z正极，且所述肖特基二极管Z的正极为电流环输出负端。

在本实施例中，所述第一二极管D1、第二二极管D2与第三二极管D3的单向导电特性，使得在原来基础上的电流环电路3输出电流环电流时，不会因为错接24V电源，形成回路，烧坏电流环电路3，起到外接电源保护功能。

综上所述，本实用新型通过在所述电流环电路3中设置数模转换器2与光耦模块1，当所述CPU停止对外输出PWM信号时，所述数模转换器2中锁存的模拟信号持续输出，作为电流环电路3的输入信号，保证了电流环电流持续输出；以及在电流环输出端设置保护模块7，防止电流环输出端口反接时，烧坏电流环电路3，提高了电流环电路3的安全性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种保护电路，应用于流量计CPU复位时，使其持续输出电流环电流，其特征在于，所述保护电路至少包括：CPU信号和电流环电路，所述CPU信号与所述电流环电路之间设有光耦模块与数模转换器，所述CPU信号连接所述光耦模块的输入端，所述光耦模块的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接所述电流环电路的输入端，以保持输出电流环电流。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述光耦模块包括第一光耦、第二光耦、第三光耦、第一电阻、第二电阻与第三电阻，所述第一电阻一端连接所述CPU信号，所述第一电阻另一端连接所述第一光耦输入端，所述第一光耦输出端连接所述数模转换器的DIN引脚；所述第二电阻一端连接所述CPU信号，所述第二电阻另一端连接所述第二光耦输入端，所述第二光耦输出端连接所述数模转换器的SCLK引脚；所述第三电阻一端连接所述CPU信号，所述第三电阻另一端连接所述第三光耦输入端，所述第三光耦输出端连接所述数模转换器的SYNC引脚。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，还包括稳压器与调整器，所述稳压器的输入端连接24V电源，所述稳压器输出端连接所述数模转换器的电源端，以提供5V电压电源；所述调整器的输入端连接5V电压电源，所述调整器的输出端连接所述数模转换器的基准端，以输入2.5V的基准电压。

4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述数模转换器的输出端连接所述电流环电路的输入端，其中，所述电流环电路包括放大模块、比较模块、控制模块与保护模块，所述数模转换器的输出端连接所述放大模块的输入端，所述放大模块的输出端连接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述控制模块的输出端连接有保护模块。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述放大模块包括运放器、第四电阻、第五电阻、第六电路、第七电阻和第一电容，所述运放器的正向输入端通过所述第一电阻连接所述数模转换器的输出端，所述运放器的负向输入端与所述运放器的输出端之间并联有所述第一电容和第五电阻，其中，所述第六电阻的一端与所述第五电阻靠近所述运放器负向输入端的一端串接，所述第六电阻的另一端外接24V电源。

6.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述比较模块包括比较器、第八电阻和第九电阻，其中，所述第八电阻一端连接24V电源，所述第八电阻的另一端连接第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述比较器的正向输入端连接在所述第八电阻与第九电阻之间，所述比较器的负向输入端连接所述放大模块的输出端，所述比较器的输出端连接所述控制模块的输入端。

7.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述控制模块包括三极管、第二电容、第三电容、第十电阻、第十一电阻与第十二电阻，其中，所述三极管的集电极为控制模块的输出端，所述三极管的基极通过所述第十电阻连接所述比较模块的输出端，所述三极管的发射极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接24V电源，所述第三电容的一端连接所述24V电源，所述第三电容的另一端连接所述三极管的基极，所述第十一电阻的一端连接所述三极管的发射极连，所述第十一电阻的另一端连接所述比较模块负向输入端，所述第二电容一端连接所述第十一电阻的另一端，所述第二电容的另一端连接所述第十电阻靠近所述比较模块的一端。

8.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述保护模块包括第十三电阻、第十四电阻、第五电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管和肖特基二极管，所述控制模块的输出端连接所述第一二极管的正极，所述二极管依次串联所述第十三电阻、所述第十四电阻，所述第十四电阻的另一端为电流环输出正端，所述第二二极管的正极连接所述第一二极管负极，所述第二二极管的负极连接所述肖特基二极管负极，所述肖特基二极管正极连接所述第三二极管的负极，所述第三二极管接地，所述第五电容一端连接在所述第十三电阻和所述第十四电阻之间，所述第五电容另一端连接所述述肖特基二极管正极，且所述肖特基二极管的正极为电流环输出负端。