CN209134372U - 一种信号调节器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种信号调节器，串联于信号源与采集设备之间，所述信号调节器包括电源端、信号输入端和信号输出端；所述电源端与外部电源连接、所述信号输入端与所述信号源连接，所述信号输出端与所述采集设备连接；其中，所述信号输入端包括三个信号输入端口，所述三个信号输入端口中的至少两个信号输入端口与所述信号源连接。本实用新型实施例提供的信号调节器，能够增强信号调节器的功能，并提高信号调节器的通用性。

Description

一种信号调节器

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种信号调节器。

背景技术

信号调节器是串联于信号源与采集设备之间的设备，用于对信号源输出的信号进行补偿，以消除信号偏差量的电子器件。对于数据采集系统和自动化控制系统而言，信号调节器是确保数据精确的关键环节，受到广泛的重视。

现有技术中，由于信号源包括二线制信号源和三线制信号源，信号调节器在电路中工作时只能适配于接线方式与出线方式相匹配的信号源，现有的信号调节器存在通用性低的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种信号调节器，以解决现有的信号调节器存在通用性低的问题。

本实用新型提供一种信号调节器，串联于信号源与采集设备之间，所述信号调节器包括电源端、信号输入端和信号输出端；

所述电源端与外部电源连接、所述信号输入端与所述信号源连接，所述信号输出端与所述采集设备连接；

其中，所述信号输入端包括三个信号输入端口，所述三个信号输入端口中的至少两个信号输入端口与所述信号源连接。

可选的，所述信号调节器包括采样电路和放大电路；

所述采样电路通过所述至少两个信号输入端口与所述信号源的输出端连接，所述采样电路的输出端与所述放大电路的输入端连接，所述放大电路通过所述信号输出端与所述采集设备连接。

可选的，所述信号调节器还包括串联于所述采样电路与所述放大电路之间的光耦隔离电路；

所述光耦隔离电路的发光器与所述采样电路的输出端连接，所述光耦隔离电路的受光器与所述放大电路的输入端连接。

可选的，所述光耦隔离电路包括第一电阻、第一放大器、第一电容、肖特基二极管、发光器和受光器；所述发光器包括第一发光二极管，所述受光器包括第一光敏二极管和第二光敏二极管；

所述第一电阻的一端与所述采样电路的输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一放大器的反向输入端连接；

所述第一放大器的正向输入端接地，所述第一放大器的输出端与所述第一发光二极管的阴极连接；

所述第一电容的一端与所述外部电源连接，所述第一电容的另一端接地；

所述肖特基二极管的阳极接地，所述肖特基二极管的阴极与所述外部电源连接；

所述第一发光二极管的阳极与所述肖特基二极管的阴极连接，所述第一光敏二极管的阳极接地；

所述第一光敏二极管的阴极与所述第一放大器的反向输入端连接；

所述第二光敏二极管的阳极接地，所述第二光敏二极管的阴极与所述放大电路的输入端连接。

可选的，所述信号调节器还包括报警电路；

所述报警电路的输入端与所述放大电路的输出端连接，用于在信号源输出异常时输出报警信号。

可选的，所述放大电路包括第一级放大子电路，所述第一级放大子电路包括第二放大器；

所述第二放大器的正向输入端与所述第二光敏二极管的阳极连接，所述第二放大器的反向输入端与所述第二光敏二极管的阴极连接，所述第二放大器的输出端分别与所述第二放大器的反向输入端和所述报警电路的输入端连接。

可选的，所述放大电路还包括第二级放大子电路，所述第二级放大子电路包括第三放大器、第二电容、第二电阻和第三电阻；

所述第三放大器的正向输入端与所述第二放大器的输出端连接；

所述第二电容的一端与所述第三放大器的输出端连接，所述第二电容的另一端与所述第三放大器的反向输入端连接；

部分所述第二电阻与所述第二电容并联；

所述第三放大器的反向输入端经部分所述第三电阻后接地，所述第三放大器的输出端与所述报警电路的输入端连接。

可选的，所述放大电路还包括第三级放大子电路，所述第三级放大子电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电容、第四电容和第四放大器；

所述第四电阻和第五电阻依次串联于所述第三放大器的输出端与所述第四放大器的正向输入端之间；

所述第三电容的一端与所述第四放大器的正向输入端连接，所述第三电容的另一端接地；

所述第六电阻的一端与所述第四放大器的输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四放大器的反向输入端连接；

所述第四电容的一端与所述第四放大器的输出端连接，所述第四电容的另一端与所述第五电阻的进电端连接；

第四放大器的输出端还与所述报警电路的输入端电连接。

可选的，所述信号输入端为电流信号输入端，所述信号输出端为电压信号输出端，所述电流信号输入端的电流输入范围为4-20mA，所述电压信号输出端的电压输出范围为2-10V。

可选的，所述信号调节器还包括上电指示电路，所述上电指示电路包括第二发光二极管和第八电阻；

所述第二发光二极管的阳极与所述外部电源连接；

所述第八电阻的一端与所述第二发光二极管的阴极连接，所述第八电阻的另一端接地。

本实用新型实施例中，所述信号调节器包括电源端、信号输入端和信号输出端；所述电源端与外部电源连接、所述信号输入端与所述信号源连接，所述信号输出端与所述采集设备连接；其中，所述信号输入端包括三个信号输入端口，所述三个信号输入端口中的至少两个信号输入端口与所述信号源连接。这样，二线制信号源能够通过信号调节器的两个信号输入端口传输信号，三线制信号源能够通过信号调节器的三个信号输入端口传输信号，从而提高信号调节器的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种信号调节器的接线示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的采样电路的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的光电耦合隔离电路的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的报警电路的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的放大电路的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的上电指示电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供的一种信号调节器，串联于信号源与采集设备之间，所述信号调节器包括电源端110、信号输入端120和信号输出端130；所述电源端110与外部电源连接、所述信号输入端120与所述信号源连接，所述信号输出端130与所述采集设备连接；其中，所述信号输入端120包括三个信号输入端口，所述三个信号输入端口中的至少两个信号输入端口与所述信号源连接。

信号调节器串联于信号源和采集设备之间，用于对信号源输出的信号进行补偿，以消除信号偏差量，提高采集设备接收的信号的精度。现有信号源包括二线制信号源和三线制信号源，其中，二线制信号源的两根线既作为电源线又作为信号线，三线制的信号源的三根线一根是电源线、一根是信号线、剩余一根是前两根共用的接地线。

本实用新型实施例提供的信号调节器的信号输入端120包括三个信号输入端口，信号调节器包括接收三线制的接线端子和接收二线制的接线端子，在确定信号源为二线制或三线制之前，接线端子不与信号输入端120的信号输入端口接入，在确定信号源为二线制或三线制之后，将信号调节器内与信号源对应的接线端子接入至少两个信号输入端口中，再通过该至少两个信号输入端口与根据信号源进行连接，从而实现对信号调节器能够兼容二线制的信号源和三线制的信号源。

本实用新型实施例中，所述信号调节器包括电源端110、信号输入端120和信号输出端130；所述电源端110与外部电源连接、所述信号输入端120与所述信号源连接，所述信号输出端130与所述采集设备连接；其中，所述信号输入端120包括三个信号输入端口，所述三个信号输入端口中的至少两个信号输入端口与所述信号源连接。这样，二线制信号源能够通过信号调节器的两个信号输入端口传输信号，三线制信号源能够通过信号调节器的三个信号输入端口传输信号，从而提高信号调节器的通用性。

可选的，所述信号调节器包括采样电路140和放大电路150；所述采样电路140通过所述至少两个信号输入端口与所述信号源的输出端连接，所述采样电路140的输出端与所述放大电路150的输入端连接，所述放大电路通过所述信号输出端与所述采集设备连接。

采样电路140，如图2所示，能够在信号源输出电流信号时，将电流信号转换为电压信号，并在采样电路140的输出端持续输出该电压信号给放大电路150；在信号源输出电压信号时，也能够在输出端持续输出该电压信号给放大电路150。

放大电路150接收采样电路140输出的电压信号后，将该电压信号放大到预设的幅度值或功率并输出给采集设备。

通过采样电路140和放大电路150使得在信号源输出电信号时采集设备能够接收到经过放大后的电压信号，从而使采集设备能够被信号源输出的微弱的电流信号所驱动。

可选的，所述信号调节器还包括串联于所述采样电路140与所述放大电路150之间的光耦隔离电路160；

所述光耦隔离电路160的发光器与所述采样电路140的输出端连接，所述光耦隔离电路160的受光器与所述放大电路150的输入端连接。

光耦隔离电路160通过受光器对发光器发出的光的感知，从而将电能传递到受光器的一侧，而不直接通过电连接传输，从而时受光器的一侧屏蔽掉发光器一侧的噪声干扰。

进一步地，如图3所示，所述光耦隔离电路160包括第一电阻R1、第一放大器、第一电容C1、肖特基二极管D1、发光器和受光器；所述发光器包括第一发光二极管D2，所述受光器包括第一光敏二极管D3和第二光敏二极管D4；

所述第一电阻R1的一端与所述采样电路140的输出端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一放大器的反向输入端连接；

所述第一放大器的正向输入端接地，所述第一放大器的输出端与所述第一发光二极管D2的阴极连接；

所述第一电容C1的一端与所述外部电源连接，所述第一电容C1的另一端接地；

所述肖特基二极管D1的阳极接地，所述肖特基二极管D1的阴极与所述外部电源连接；

所述第一发光二极管D2的阳极与所述肖特基二极管D1的阴极连接；

所述第一光敏二极管D3的阳极接地，所述第一光敏二极管D3的阴极与所述第一放大器的反向输入端连接；

所述第二光敏二极管D4的阳极接地，所述第二光敏二极管D4的阴极与所述放大电路的输入端连接。

本实施例中，第一发光二极管D2、第一光敏二极管D3和第二光敏二极管D4封装在一起，其中，第一放大器通过控制第一发光二极管D2的阴极电压，使第一发光二极管D2根据采样电路140输出的电压信号进行发光，第一光敏二极管D3的阴极将电信号反馈回第一放大器的反向输入端，从而修正对第一发光二极管D2的控制。第二光敏二极管D4的阴极将电信号传输至放大电路150。

通过第二光敏二极管D4对第一发光二极管D2发出光线的感应，从而实现电能从第一发光二极管D2一侧到第二光敏二极管D4一侧的传递，在保持第一发光二极管D2一侧的电特性的基础上，能够屏蔽第一发光二极管D2一侧的噪音干扰，提升采集设备读取的信号的精度。

可选的，所述信号调节器还包括报警电路170；所述报警电路170的输入端与所述放大电路150的输出端连接，用于在信号源输出异常时输出报警信号。

本实施例中，如图4所示，报警电路170通过放大电路150输出的电压信号，检测信号源输出电流信号的电流值是否处于预设的电流范围内，并在信号源输出的电流信号的电流值不处于预设的电流范围时，发出报警信号。

报警电路170输出报警信号的方式可以是通过蜂鸣器发出声音、通过发光二极管显示灯光中的至少一种。通过报警电路170能够及时发现信号源出现异常，提醒工作人员及时更换电路中的信号源，提高电路的可靠性，确保电路正常工作。

可选的，所述放大电路150包括第一级放大子电路，所述第一级放大子电路包括第二放大器；

所述第二放大器的正向输入端与所述第二光敏二极管D4的阳极连接，所述第二放大器的反向输入端与所述第二光敏二极管D4的阴极连接，所述第二放大器的输出端分别与所述第二放大器的反向输入端和所述报警电路170的输入端连接。

进一步地，如图5所示，所述放大电路还包括第二级放大子电路，所述第二级放大子电路包括第三放大器、第二电容C2、第二电阻R2和第三电阻R3；

所述第三放大器的正向输入端与所述第二放大器的输出端连接；

所述第二电容C2的一端与所述第三放大器的输出端连接，所述第二电容C2的另一端与所述第三放大器的反向输入端连接；

部分所述第二电阻R2与所述第二电容C2并联；

所述第三放大器的反向输入端经部分所述第三电阻R3后接地，所述第三放大器的输出端与所述报警电路170的输入端连接。

进一步地，所述放大电路还包括第三级放大子电路，所述第三级放大子电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3、第四电容C4和第四放大器；

所述第四电阻R4和第五电阻R5依次串联于所述第三放大器的输出端与所述第四放大器的正向输入端之间；

所述第三电容C3的一端与所述第四放大器的正向输入端连接，所述第三电容C3的另一端接地；

所述第六电阻R6的一端与所述第四放大器的输出端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第四放大器的反向输入端连接；

所述第四电容C4的一端与所述第四放大器的输出端连接，所述第四电容C4的另一端与所述第五电阻R5的进电端连接；

第四放大器的输出端还与所述报警电路170的输入端电连接。

本实施例中，放大电路150不仅仅对电信号进行放大，同样还对信号进行了滤波操作，抑制和防止了电信号内的干扰。具体的，本实施例进行的是抗混叠滤波，消除电信号中的混叠频率分量，降低电信号中的干扰。

可选的，所述信号输入端为电流信号输入端，所述信号输出端为电压信号输出端，所述电流信号输入端的电流输入范围为4-20mA，所述电压信号输出端的电压输出范围为2-10V。

采样电路140将信号源输出的电流信号转换为电压信号，从而将电信号提供给读取电压信号的采集设备。

可选的，如图6所示，所述信号调节器还包括上电指示电路180，所述上电指示电路180包括第二发光二极管D5和第八电阻R8；

所述第二发光二极管D5的阳极与所述外部电源连接；

所述第八电阻R8的一端与所述第二发光二极管D5的阴极连接，所述第八电阻R8的另一端接地。

在外部电源供电时，第二发光二极管D5发光，从而能够使工作人员了解外部电源开始供电，同时也能够作为检测外部电源是否故障的设备。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种信号调节器，串联于信号源与采集设备之间，其特征在于，所述信号调节器包括电源端、信号输入端和信号输出端；

所述电源端与外部电源连接、所述信号输入端与所述信号源连接，所述信号输出端与所述采集设备连接；

其中，所述信号输入端包括三个信号输入端口，所述三个信号输入端口中的至少两个信号输入端口与所述信号源连接；

所述信号调节器还包括接收三线制的接线端子和接收二线制的接线端子，用于在在确定信号源为二线制或三线制之后，将信号调节器内与信号源对应的接线端子接入至少两个信号输入端口中，再通过该至少两个信号输入端口与根据信号源进行连接。

2.根据权利要求1所述的信号调节器，其特征在于，所述信号调节器包括采样电路和放大电路；

所述采样电路通过所述至少两个信号输入端口与所述信号源的输出端连接，所述采样电路的输出端与所述放大电路的输入端连接，所述放大电路通过所述信号输出端与所述采集设备连接。

3.根据权利要求2所述的信号调节器，其特征在于，所述信号调节器还包括串联于所述采样电路与所述放大电路之间的光耦隔离电路；

所述光耦隔离电路的发光器与所述采样电路的输出端连接，所述光耦隔离电路的受光器与所述放大电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的信号调节器，其特征在于，所述光耦隔离电路包括第一电阻、第一放大器、第一电容、肖特基二极管、发光器和受光器；所述发光器包括第一发光二极管，所述受光器包括第一光敏二极管和第二光敏二极管；

所述第一电阻的一端与所述采样电路的输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一放大器的反向输入端连接；

所述第一放大器的正向输入端接地，所述第一放大器的输出端与所述第一发光二极管的阴极连接；

所述第一电容的一端与所述外部电源连接，所述第一电容的另一端接地；

所述肖特基二极管的阳极接地，所述肖特基二极管的阴极与所述外部电源连接；

所述第一发光二极管的阳极与所述肖特基二极管的阴极连接，所述第一光敏二极管的阳极接地；

所述第一光敏二极管的阴极与所述第一放大器的反向输入端连接；

所述第二光敏二极管的阳极接地，所述第二光敏二极管的阴极与所述放大电路的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的信号调节器，其特征在于，所述信号调节器还包括报警电路；

所述报警电路的输入端与所述放大电路的输出端连接，用于在信号源输出异常时输出报警信号。

6.根据权利要求5所述的信号调节器，其特征在于，所述放大电路包括第一级放大子电路，所述第一级放大子电路包括第二放大器；

所述第二放大器的正向输入端与所述第二光敏二极管的阳极连接，所述第二放大器的反向输入端与所述第二光敏二极管的阴极连接，所述第二放大器的输出端分别与所述第二放大器的反向输入端和所述报警电路的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的信号调节器，其特征在于，所述放大电路还包括第二级放大子电路，所述第二级放大子电路包括第三放大器、第二电容、第二电阻和第三电阻；

所述第三放大器的正向输入端与所述第二放大器的输出端连接；

所述第二电容的一端与所述第三放大器的输出端连接，所述第二电容的另一端与所述第三放大器的反向输入端连接；

部分所述第二电阻与所述第二电容并联；

所述第三放大器的反向输入端经部分所述第三电阻后接地，所述第三放大器的输出端与所述报警电路的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的信号调节器，其特征在于，所述放大电路还包括第三级放大子电路，所述第三级放大子电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电容、第四电容和第四放大器；

所述第四电阻和第五电阻依次串联于所述第三放大器的输出端与所述第四放大器的正向输入端之间；

所述第三电容的一端与所述第四放大器的正向输入端连接，所述第三电容的另一端接地；

所述第六电阻的一端与所述第四放大器的输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四放大器的反向输入端连接；

所述第四电容的一端与所述第四放大器的输出端连接，所述第四电容的另一端与所述第五电阻的进电端连接；

第四放大器的输出端还与所述报警电路的输入端电连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的信号调节器，其特征在于，所述信号输入端为电流信号输入端，所述信号输出端为电压信号输出端，所述电流信号输入端的电流输入范围为4-20mA，所述电压信号输出端的电压输出范围为2-10V。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的信号调节器，其特征在于，所述信号调节器还包括上电指示电路，所述上电指示电路包括第二发光二极管和第八电阻；

所述第二发光二极管的阳极与所述外部电源连接；

所述第八电阻的一端与所述第二发光二极管的阴极连接，所述第八电阻的另一端接地。