CN209728495U - 一种频率电流转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种频率电流转换电路，包括依次连接的电源、EMI滤波器、整形电路、单片机、DA芯片以及恒流源芯片，其中，EMI滤波器用于对电源杂波以及输入的频率脉冲信号进行杂波滤波；所述整形电路用于对频率脉冲信号进行整形处理；所述单片机用于将处理后的脉冲信号进行计数并转换为数字信号；所述DA芯片用于将单片机输出的数字信号转换为电流信号；所述恒流源芯片用于根据电流信号输出电压信号。本实用新型提供的频率电流转换电路，能够对电源及频率脉冲信号进行滤波处理，提高了频率信号的采集精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种频率电流转换电路。
背景技术
现如今工业用流量计等对脉冲信号的采集多采用模拟电路或专用芯片，此方式面临采集频率范围窄，易受电磁环境干扰，由于源头波动等原因所造成的信号稳定性差、精度低等缺陷，容易造成工业系统控制不精准，闭环不稳定。
因此，现有的对脉冲信号的采集及处理电路亟需改进。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种频率电流转换电路，包括依次连接的电源、EMI滤波器、整形电路、单片机、DA芯片以及恒流源芯片，其中，
EMI滤波器用于对电源杂波以及输入的频率脉冲信号进行杂波滤波；
所述整形电路用于对频率脉冲信号进行整形处理；
所述单片机用于将处理后的脉冲信号进行计数并转换为数字信号；
所述DA芯片用于将单片机输出的数字信号转换为电流信号；
所述恒流源芯片用于根据电流信号输出电压信号。
其中，所述电源输入端处的正负极之间添加有TVS管。
其中，所述EMI滤波器包括电源杂波滤除模块以及频率脉冲信号杂波滤除模块，其中，电源杂波滤除模块的正负极电路之间并联有第一电感，用于滤除共模干扰信号，同时该正负极电路上均串联有第二电感，用于滤除差模干扰信号。
其中，所述电源杂波滤除模块的正负极电路之间并联设置有多个电容。
其中，所述频率脉冲信号杂波滤除模块设置有光耦电路，且频率脉冲信号杂波滤除模块的正负极电路之间并联有TVS管。
其中，所述恒流源芯片输出电流端的正负极电路之间并联有双向稳压管。
其中，所述恒流源芯片输出电流端的正负极电路之间并联有电容。
其中，所述单片机通过SPI通信协议实现与DA芯片的通信。
其中，所述单片机输出的数字信号值介于500-4000。
其中，所述单片机输出的数字信号值介于646-3231。
本实用新型提供的频率电流转换电路，能够对电源及频率脉冲信号进行滤波处理，提高了频率信号的采集精度。
附图说明
图1：本实用新型的频率电流转换电路的结构示意图。
图2：本实用新型的电源及部分EMI滤波器的电路结构图。
图3：本实用新型另一部分EMI滤波器的电路结构图。
图4：本实用新型的恒流源芯片的电路结构图。
附图标记说明
10-电源、20-EMI滤波器、30-整形电路、40-单片机、50-DA芯片、60-恒流源芯片。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案及其产生的有益效果。
图1为本实用新型提供的频率电流转换电路的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供的频率电流转换电路，包括依次连接的电源10、EMI滤波器20、整形电路30、单片机40、DA芯片50以及恒流源芯片60，其中，电源10为整个转换电路提供电源；EMI滤波器20用于对电源杂波以及输入的频率脉冲信号进行杂波滤波；所述整形电路30用于对频率脉冲信号进行整形处理，将可能会有失真的波形校正为标准的方波信号并传递给单片机40；所述单片机40用于将处理后的脉冲信号进行计数并转换为数字信号，单片机40通过SPI通信协议实现与DA芯片50的通信；所述DA芯片50将单片机40输出的数字信号转换为电流信号；所述恒流源芯片60用于根据电流信号输出电压信号。
本实用新型的频率信号转换电路中，各电子元件的设置及具体的工作方式如下。
请参考图2所示，为本实用新型的电源及部分EMI滤波器的电路结构图，如图2所示，为了防浪涌，本实用新型于电源输入端“+”、“-”之间添加了TVS管，即图中部件V2，其能够极快地吸收相当高的浪涌，二极管的特性同时保证电路在电源反接时瞬间导通，从而保护电路。图2右侧显示EMI滤波器的部分电路结构图，此部分实现电源杂波滤除功能，其中，电感L1可滤除公模干扰信号，电感L2和L3可滤除差模干扰信号，通过差模公模干扰信号的滤除，给主电路部分提供纯净的供电环境；同时，电容C30、C31、C28及C29进一步起到滤波作用，最终为后续电路提供滤除了交流杂波的干净的直流电源。
图3为本实用新型另一部分EMI滤波器的电路结构图，此部分电路实现频率脉冲信号的杂波滤除，如图3所示，本实用新型在脉冲信号采集端，同样通过接入TVS管V4以吸收高浪涌，保证信号的稳定性；同时，后面设置的光耦电路可以有效的实现光耦芯片前端信号和后端信号的分离，防止信号干扰，稳定地输出采集到的脉冲信号。阻容R21及C21的设计，同样可以有效地稳定输入信号，降低因为热插拔造成的信号不稳定现象。
滤波后的脉冲信号经整形处理后，由单片机40通过SPI协议将所获得的数字信号传递给DA芯片50，本实用新型中，较佳限定单片机40向DA芯片50传递数值介于646-3231的数字信号，因此，单片机40需要对采集到的脉冲信号进行处理。
为了保证精确的脉冲顶点，在输入脉冲值转输出数字信号值的运算之前对顶点进行防溢出处理，代码如下：if (count>1521) count=1521；之后根据输入输出值的线性关系得到如下函数，以进行脉冲信号的转换：count=(((float)count/1521)*(3231.56-646.31)+646.31；基于此，单片机可输出介于0-3231的输出值，然而，本实用新型同时较佳限定单片机的最低输出值为646，即低于646的部分，全部按照646处理，基于硬件的差异性，做如下宽泛处理：if(count<662) count=635。
如此，单片机40可输出介于646-3231的数值，DA芯片50接受该值后，产生0.8-4V之间的电压，恒流源芯片60接受该电压数值后，依据线性关系，产生介于4-20mA的电流。从而保证本实用新型的转换电路，即使输入的脉冲信号为0，整个电路设计依然在起作用，具体的，当没有脉冲信号输入时，电路输出4mA电流。
图4为本实用新型的恒流源芯片的电路结构图，如图4所示，本实用新型中，恒流源芯片在输出电流端的正负极电路之间并联有双向稳压管V8，如此，可进一步保证信号的平稳，在硬件层面实现电流稳定输出的效果。
本实用新型的有益效果如下：
1、通过电路中各接口处上稳压管的设置，保证了整个电路的防浪涌、防反接功能，可有效的保护内部电路。
2、通过EMI滤波器对电源及频率脉冲信号的滤波处理，提高了频率信号的采集精度。
3、通过单片机输出数值的控制以及DA芯片的高精度模拟基准转换，保证了最终工业用电4-20mA的电流输出。
虽然本实用新型已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本实用新型所保护的范围，因此本实用新型的保护范围以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种频率电流转换电路，其特征在于，包括依次连接的电源、EMI滤波器、整形电路、单片机、DA芯片以及恒流源芯片，其中，
EMI滤波器用于对电源杂波以及输入的频率脉冲信号进行杂波滤波；
所述整形电路用于对频率脉冲信号进行整形处理；
所述单片机用于将处理后的脉冲信号进行计数并转换为数字信号；
所述DA芯片用于将单片机输出的数字信号转换为电流信号；
所述恒流源芯片用于根据电流信号输出电压信号。
2.如权利要求1所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述电源输入端处的正负极之间添加有TVS管。
3.如权利要求1所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述EMI滤波器包括电源杂波滤除模块以及频率脉冲信号杂波滤除模块，其中，电源杂波滤除模块的正负极电路之间并联有第一电感，用于滤除共模干扰信号，同时该正负极电路上均串联有第二电感，用于滤除差模干扰信号。
4.如权利要求3所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述电源杂波滤除模块的正负极电路之间并联设置有多个电容。
5.如权利要求3所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述频率脉冲信号杂波滤除模块设置有光耦电路，且频率脉冲信号杂波滤除模块的正负极电路之间并联有TVS管。
6.如权利要求1所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述恒流源芯片输出电流端的正负极电路之间并联有双向稳压管。
7.如权利要求1所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述恒流源芯片输出电流端的正负极电路之间并联有电容。
8.如权利要求1所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述单片机通过SPI通信协议实现与DA芯片的通信。
9.如权利要求1所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述单片机输出的数字信号值介于500-4000。
10.如权利要求9所述的频率电流转换电路，其特征在于，所述单片机输出的数字信号值介于646-3231。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920956901.6U CN209728495U (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种频率电流转换电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920956901.6U CN209728495U (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种频率电流转换电路 |
Publications (1)
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| CN209728495U true CN209728495U (zh) | 2019-12-03 |
Family
ID=68675674
Family Applications (1)
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| CN201920956901.6U Active CN209728495U (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种频率电流转换电路 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN209728495U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113098477A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-07-09 | 电子科技大学 | 一种电流型光电转换器、装置及方法 |
-
2019
- 2019-06-25 CN CN201920956901.6U patent/CN209728495U/zh active Active
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| CN113098477A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-07-09 | 电子科技大学 | 一种电流型光电转换器、装置及方法 |
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