CN206504809U - 基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路 - Google Patents
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Abstract
基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，属于压力变送器技术领域。包括电压供电型压力传感器，其特征在于：设置有供电模块、信号处理模块、电压‑电流转换模块，供电模块包括基准电压源和恒压源，供电电源连接基准电压源的供电输入端，基准电压源的供电输出端连接恒压源的供电输入端，恒压源的供电输出端连接压力传感器的供电输入端，压力传感器的供电输出端接入信号处理模块的信号输入端，信号处理模块的信号输出端连接电压‑电流转换模块的信号输入端，电压‑电流转换模块的信号输出端输出变送信号。本基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，与电压供电型压力传感器相匹配，大大增加了电压供电型压力传感器应用场合。
Description
技术领域
基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，属于压力变送器技术领域。
背景技术
压力变送器是工业常见的压力测量仪表，以其可以实现信号远传的特点，被越来越多的工业场合所应用。压力变送器一般由压力传感器以及变送输出电路组成，变送输出电路为压力传感器提供工作所需要的电源，同时将压力传感器输出的信号进行处理，并输出相对应的4~20mA电流信号。
在现有技术的压力变送器中，压力传感器一般采用电流供电型压力传感器，即在变送输出电路中设置为压力传感器供电的恒流源电路，但是这种变送输出无法与电压供电型的压力传感器配套使用，而现有技术中与电压供电型压力传感器配合使用的变送输出电路较少，在一定程度上限制了电压供电型压力传感器的应用。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种与电压供电型压力传感器相匹配，大大增加了电压供电型压力传感器应用场合的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，包括压力传感器，其特征在于：压力传感器为电压供电型，设置有供电模块、信号处理模块、电压-电流转换模块，供电模块包括基准电压源和恒压源，供电电源连接基准电压源的供电输入端，基准电压源的供电输出端连接恒压源的供电输入端，恒压源的供电输出端连接压力传感器的供电输入端，压力传感器的供电输出端接入信号处理模块的信号输入端，信号处理模块的信号输出端连接电压-电流转换模块的信号输入端，电压-电流转换模块的信号输出端输出变送信号。
优选的，还设置有与信号处理模块相连的零位调节模块和满度调节模块，基准电压源的输出端连接零位调节模块。
优选的，还设置有反向及过压保护模块，供电电源通过反向及过压保护模块接入所述的基准电压源和电压-电流转换模块的供电输入端。
优选的，所述的恒压源包括型号为LM258的集成运算放大器U1A以及电阻R1~R2，集成运算放大器U1A的同相输入端接入基准电压源输出端输出的电压信号，其反相输入端通过电阻R1接地，电阻R2并联在其反相输入端和输出端之间。
优选的，所述的满度调节模块包括电阻R3~R5、电容C2~C4以及电位器W2，压力传感器的输出负极串联电阻R3之后同时并联电容C2~C3的一端以及信号处理模块-IN端；压力传感器的输出正极串联电阻R4之后同时并联电容C4的一端、电容C3的另一端以及信号处理模块+IN端，电容C2和电容C4的另一端接地，电阻R5和电位器W2串联后连接在信号处理模块的两个RG端之间。
优选的，所述的信号处理模块采用型号为INA826的仪表放大器。
优选的，所述的基准电压源包括型号为ADR02的集成芯片U3以及电容C7~C10，电容C7~C8并联在集成芯片U3的输出端与接地端之间，电容C9~C10并联在集成芯片U3的输入端与接地端之间。
优选的，所述的零位调节模块包括电位器W1和电阻R7，基准电压源的输出端输出的电压信号后串联电位器W1和电阻R7后并联在信号处理模块的信号输出端。
优选的，所述的电压-电流转换模块包括集成运算放大器U1B、电阻R8~R10和三极管Q1，集成运算放大器U1B的同相输入端和电阻R8的一端同时并联信号处理模块的输出端，电阻R8的另一端接电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时并联接地端以及三极管Q1的发射极，集成运算放大器U1B的反相输入端接地，集成运算放大器U1B的输出端串联电阻R9连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接所述的供电电源。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
1、本基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，与电压供电型压力传感器相匹配，大大增加了电压供电型压力传感器应用场合。
2、通过设置零位调节模块，有助于当压力传感器所受压力为量程下限时调节输出信号为4mA。
3、通过设置满度调节模块，有助于当压力传感器所受压力为量程上限时调节输出信号为20mA。
4、通过设置反向及过压保护模块，当供电电源电压过大或反接时提供保护，避免了因供电电源电压过大或反接时对元件造成损坏。
附图说明
图1为基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路原理方框图。
图2为基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路电路原理图。
具体实施方式
图1~2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~2对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，包括：反向及过压保护模块、电压-电流转换模块、基准电压源、恒压源、信号处理模块、零位调节模块以及满度调节模块。
供电电源通过反向及过压保护模块分别连接基准电压源和电压-电流转换模块相连，为基准电压源和电压-电流转换模块进行供电。基准电压源的输出端与恒压源的输入端相连，为恒压源提供工作电源，恒压源的电压输出端与压力传感器的供电输入端相连。压力传感器的信号输出端接入信号处理模块的信号输入端，还设置有与信号处理模块相连的零位调节模块和满度调节模块，用于对信号处理模块的输出信号进行调节，零位调节模块同样由基准电压源进行供电。信号处理模块的输出端连接电压-电流转换模块的输入端，电压-电流转换模块的输出端输出标准的4~20mA电流信号。
如图2所示，电阻R11~R14表示压力传感器中的惠斯通电桥，施加压力时电桥各桥壁电阻值发生变化，其中A端和B端分别为输出负极和输出正极，C端和D端分别为供电负极和供电正极，其中C端接地，D端接入上述的恒压源。
在恒压源电路中，包括型号为LM258的集成运算放大器U1A、电阻R1~R2以及电容C1，集成运算放大器U1A的同相输入端接入基准电压源输出端输出的5V电压信号，其反相输入端通过电阻R1接地，电阻R2并联在其反相输入端和输出端之间。
压力传感器的A端和B端分别接入上述信号处理模块的输入端，信号处理模块包括型号为INA826的仪表放大器U2，压力传感器的A端串联电阻R3之后同时并联电容C2~C3的一端以及仪表放大器U2的-IN端；压力传感器的B端串联电阻R4之后同时并联电容C4的一端、电容C3的另一端以及仪表放大器U2的+IN端，电容C2和电容C4的另一端接地。在仪表放大器U2的两个RG端之间串联有电阻R5和电位器W2，电阻R3~R5、电容C2~C4以及电位器W2组成上述的满度调节模块，满度调节模块用于当压力传感器所受压力为量程上限时调节输出信号为20mA。仪表放大器U2的输出端串联电阻R6后同时并联零位调节模块和电压-电流转换模块。
零位调节模块包括电位器W1和电阻R7，电位器W1的2脚连接电阻R6，电位器W1的1脚串联电阻R7之后接入基准电压源输出端输出的5V电压信号。零位调节模块用于当压力传感器所受压力为量程下限时调节输出信号为4mA。
电压-电流转换模块包括集成运算放大器U1B、电阻R8~R10和三极管Q1，集成运算放大器U1B的同相输入端和电阻R8的一端同时连接电阻R6。电阻R8的另一端接电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时并联接地端以及三极管Q1的发射极。集成运算放大器U1B的反相输入端接地，集成运算放大器U1B的输出端串联电阻R9连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接电源电压VLOOP。集成运算放大器U1B采用低功耗双运算放大器LM258。
基准电压源包括型号为ADR02的集成芯片U3以及电容C7~C10，电容C7~C8并联在集成芯片U3的输出端与接地端之间，电容C9~C10并联在集成芯片U3的输入端与接地端之间，集成芯片U3的输入端接入电源电压VLOOP。
反向及过压保护模块包括二极管D1以及型号为SMBJ28CA的稳压管D2。电源Vcc正极经二极管D1后并联磁珠FB1的一端以及稳压管D2的一端，电源Vcc的负极同时并联磁珠FB2的一端以及稳压管D2的另一端，磁珠FB1~FB2的另一端之间并联电容C11，磁珠FB1的另一端即输出上述的电源电压VLOOP，磁珠FB2的另一端同时并联上述的电阻R8和电阻R10。二极管D1为电源反向保护，当电源Vcc反向接入时，由于二极管的单向导电性使得二极管D1处于截止状态，避免了电源Vcc反向接入对电路的损坏，从而起到反向保护作用。稳压管D2提供电源过压保护，当电源Vcc高于额定值上限时，利用稳压管D2的反向击穿稳压的原理使电源Vcc稳定在额定值上，从而起到过压保护作用。电源Vcc的输入端同时为电流信号的输出端。
具体工作过程及工作原理如下：
待测压力作用到压力传感器上，恒压源电路为压力传感器供电，压力传感器输出的信号经过仪表放大器U2处理后得到标准电压信号，标准电压信号经过电压-电流转换模块变为电流信号，电流信号经三极管Q1的发射极输出。在校准过程中，通过调节电位器W1~W2使得压力传感器所受的压力为压力下限和压力上限时其输出分别为4mA和20mA。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，包括压力传感器，其特征在于：压力传感器为电压供电型，设置有供电模块、信号处理模块、电压-电流转换模块，供电模块包括基准电压源和恒压源，供电电源连接基准电压源的供电输入端，基准电压源的供电输出端连接恒压源的供电输入端，恒压源的供电输出端连接压力传感器的供电输入端，压力传感器的供电输出端接入信号处理模块的信号输入端，信号处理模块的信号输出端连接电压-电流转换模块的信号输入端，电压-电流转换模块的信号输出端输出变送信号。
2.根据权利要求1所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：还设置有与信号处理模块相连的零位调节模块和满度调节模块，基准电压源的输出端连接零位调节模块。
3.根据权利要求1所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：还设置有反向及过压保护模块，供电电源通过反向及过压保护模块接入所述的基准电压源和电压-电流转换模块的供电输入端。
4.根据权利要求1所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：所述的恒压源包括型号为LM258的集成运算放大器U1A以及电阻R1~R2，集成运算放大器U1A的同相输入端接入基准电压源输出端输出的电压信号，其反相输入端通过电阻R1接地，电阻R2并联在其反相输入端和输出端之间。
5.根据权利要求2所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：所述的满度调节模块包括电阻R3~R5、电容C2~C4以及电位器W2，压力传感器的输出负极串联电阻R3之后同时并联电容C2~C3的一端以及信号处理模块-IN端；压力传感器的输出正极串联电阻R4之后同时并联电容C4的一端、电容C3的另一端以及信号处理模块+IN端，电容C2和电容C4的另一端接地，电阻R5和电位器W2串联后连接在信号处理模块的两个RG端之间。
6.根据权利要求1或2所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：所述的信号处理模块采用型号为INA826的仪表放大器。
7.根据权利要求1或3所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：所述的基准电压源包括型号为ADR02的集成芯片U3以及电容C7~C10，电容C7~C8并联在集成芯片U3的输出端与接地端之间，电容C9~C10并联在集成芯片U3的输入端与接地端之间。
8.根据权利要求2所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：所述的零位调节模块包括电位器W1和电阻R7，基准电压源的输出端输出的电压信号后串联电位器W1和电阻R7后并联在信号处理模块的信号输出端。
9.根据权利要求1所述的基于电压供电型压力传感器的两线制变送输出电路，其特征在于：所述的电压-电流转换模块包括集成运算放大器U1B、电阻R8~R10和三极管Q1，集成运算放大器UIB的同相输入端和电阻R8的一端同时并联信号处理模块的输出端，电阻R8的另一端接电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时并联接地端以及三极管Q1的发射极，集成运算放大器U1B的反相输入端接地，集成运算放大器U1B的输出端串联电阻R9连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接所述的供电电源。
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