CN210721091U - 一种主机遥控操纵器电流输出模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种主机遥控操纵器电流输出模块，包括单片机、光耦、基准稳压源模块、低通滤波电路和恒流源电路，光耦的输入端与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的输出端与基准稳压电源模块的输入端连接，基准稳压电源模块的输出端与低通滤波电路的输入连接，低通滤波电路的输出与恒流源电路输入端相连，所述恒流源电路把低通滤波后的电压转换成电流信号。本申请取消了DA转换芯片，只需要一只光耦就可以解决隔离，此电路成本低容易隔离，可靠性高，提供一种低成本的高可靠性高抗干扰的4‑20Ma电流变送电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种主机遥控操纵器电流输出模块。
背景技术
主机遥控操纵器是船舶主机遥控系统的发令手柄，根据型号不同可以输出不同的信号，比如电阻信号，0-5V的电压信号，4-20mA电流信号。现有技术中主机遥控操纵器中的4-20mA电流是通过单片机 +DA转换+专用芯片搭建而成，直接用模拟的方法处理信号，故障率高，抗干扰能力不强，由于输入输出需要隔离，额外又增加了多个光耦和DC-DC隔离电源，这样造成电路复杂，成本高。
实用新型内容
为解决上述问题，提供一种主机遥控操纵器电流输出模块。
本实用新型的目的是以下述方式实现的：
一种主机遥控操纵器电流输出模块，包括单片机、光耦、基准稳压源模块、低通滤波电路和恒流源电路，光耦的输入端与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的输出端与基准稳压电源模块的输入端连接，基准稳压电源模块的输出端与低通滤波电路的输入连接，低通滤波电路的输出与恒流源电路输入端相连，所述恒流源电路把低通滤波后的电压转换成电流信号。
所述的光耦采用芯片TLP785GB，光耦的阴极与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的阳极通过第一上拉电阻R48连接电源，光耦的集电极连接电源，光耦的发射极连接基准稳压电源模块。
所述的基准稳压源模块包括三极管Q4、第一MOS管Q3和基准稳压源DW3，光耦三极管驱动三极管Q4和第一MOS管Q3导通截止，光耦三极管的发射极分别通过第一分压电阻R56和第二分压电阻R60连接三极管Q4的基极和发射极，三极管Q4的发射极和集电极之间串联第三分压电阻R58和第四分压电阻R62，第一MOS管Q3的栅极连接至第三分压电阻R58和第四分压电阻R62之间，第一MOS管Q3的源极连接三极管Q4的发射极，第一MOS管Q3的漏极连接第二上拉电阻R50，第一MOS管Q3的源极与基准稳压源DW3的阳极连接，第一MOS管Q3的漏极与基准稳压源DW3的阴极连接，基准稳压源DW3的阴极和参考极连接至低通滤波电路的输入端。
所述的基准稳压源采用TL431BQDBZT。
所述恒流源电路包括运算放大器U22，运算放大器U22的同相输入端与低通滤波电路的输出连接，反相输入端连接并联的第五九电阻R59、第一零八电容C108的一端和第二MOS管Q2的源极连接，输出端与第五七电阻R57连接，第五七电阻R57的另一端与第六一电阻R61和第二MOS管Q2的栅极连接，第六一电阻R61的另一端接地，第五九电阻R59的另一端接地，第二MOS管Q2的漏极连接第一TVS二极管D16的一端和第九八电容C98的一端，第九八电容C98的另一端连接二极管D14的阴极和第二TVS二极管D15，二极管D14的阳极连接+15V电源，第二TVS二极管D15和第一TVS二极管D16的一端连接至输出接口，另一端接地。
所述的第二TVS二极管D15和第一TVS二极管D16均采用SMAJ36CA。
所述的的低通滤波电路包括低通滤波电路包括依次串联的第五一电阻R51、第五二电阻R52、第五三电阻R53、第五四电阻R54和第五五电阻R55以及第六三电阻R63、第一零三电容C103、第一零四电容C104、第一零五电容C105和第一零六电容C106 ，第六三电阻R63的一端连接至第五一电阻R51和第五二电阻R52之间，第一零三电容C103的一端连接至第五二电阻R52和第五三电阻R53之间，第一零四电容C104的一端连接至第五三电阻R53和第五四电阻R54之间，第一零五电容C105的一端连接至第五四电阻R54和第五五电阻R55之间，第一零六电容C106的一端连接至第五五电阻R55的另一端，第一零六电容C106的另一端连接第一零五电容C105的另一端和接地，第一零五电容C105的另一端还与第一零四电容C104的另一端连接，第一零四电容C104的另一端与第一零三电容C103的另一端，第一零三电容C103的另一端还与第六三电阻R63的另一端连接，第六三电阻R63的另一端与基准稳压源DW3的阳极连接。
相对于现有技术，本申请取消了DA转换芯片，只需要一只光耦就可以解决隔离，此电路成本低容易隔离，可靠性高，提供一种低成本的高可靠性高抗干扰的4-20Ma电流变送电路。
附图说明
图1是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
一种主机遥控操纵器电流输出模块，包括单片机、光耦、基准稳压源模块、低通滤波电路和恒流源电路，光耦的输入端与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的输出端与基准稳压电源模块的输入端连接，基准稳压电源模块的输出端与低通滤波电路的输入连接，低通滤波电路的输出与恒流源电路输入端相连，所述恒流源电路把低通滤波后的电压转换成电流信号。
所述的光耦采用芯片TLP785GB，光耦的阴极与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的阳极通过第一上拉电阻R48连接电源，光耦的集电极连接电源，光耦的发射极连接基准稳压电源模块。
所述的基准稳压源模块包括三极管Q4、第一MOS管Q3和基准稳压源DW3，光耦三极管驱动三极管Q4和第一MOS管Q3导通截止，光耦三极管的发射极分别通过第一分压电阻R56和第二分压电阻R60连接三极管Q4的基极和发射极，三极管Q4的发射极和集电极之间串联第三分压电阻R58和第四分压电阻R62，第一MOS管Q3的栅极连接至第三分压电阻R58和第四分压电阻R62之间，第一MOS管Q3的源极连接三极管Q4的发射极，第一MOS管Q3的漏极连接第二上拉电阻R50，第一MOS管Q3的源极与基准稳压源DW3的阳极连接，第一MOS管Q3的漏极与基准稳压源DW3的阴极连接，基准稳压源DW3的阴极和参考极连接至低通滤波电路的输入端。
所述恒流源电路包括运算放大器U22，运算放大器U22的同相输入端与低通滤波电路的输出连接，反相输入端连接并联的第五九电阻R59、第一零八电容C108的一端和第二MOS管Q2的源极连接，输出端与第五七电阻R57连接，第五七电阻R57的另一端与第六一电阻R61和第二MOS管Q2的栅极连接，第六一电阻R61的另一端接地，第五九电阻R59的另一端接地，第二MOS管Q2的漏极连接第一TVS二极管D16的一端和第九八电容C98的一端，第九八电容C98的另一端连接二极管D14的阴极和第二TVS二极管D15，二极管D14的阳极连接+15V电源，第二TVS二极管D15和第一TVS二极管D16的一端连接至输出接口，另一端接地。
所述的基准稳压源采用TL431BQDBZT。
所述的的低通滤波电路包括低通滤波电路包括依次串联的第五一电阻R51、第五二电阻R52、第五三电阻R53、第五四电阻R54和第五五电阻R55以及第六三电阻R63、第一零三电容C103、第一零四电容C104、第一零五电容C105和第一零六电容C106 ，第六三电阻R63的一端连接至第五一电阻R51和第五二电阻R52之间，第一零三电容C103的一端连接至第五二电阻R52和第五三电阻R53之间，第一零四电容C104的一端连接至第五三电阻R53和第五四电阻R54之间，第一零五电容C105的一端连接至第五四电阻R54和第五五电阻R55之间，第一零六电容C106的一端连接至第五五电阻R55的另一端，第一零六电容C106的另一端连接第一零五电容C105的另一端和接地，第一零五电容C105的另一端还与第一零四电容C104的另一端连接，第一零四电容C104的另一端与第一零三电容C103的另一端，第一零三电容C103的另一端还与第六三电阻R63的另一端连接，第六三电阻R63的另一端与基准稳压源DW3的阳极连接。
所述的第二TVS二极管D15和第一TVS二极管D16均采用SMAJ36CA。
具体电路连接如下：光耦的阴极与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的阳极通过第一上拉电阻R48连接+5V电源，光耦的集电极与第三上拉电阻R49的一端和+15V电源连接，光耦的发射极与电阻R56的一端和第二分压电阻R60的一端连接，电阻R56的另一端连接至三极管Q4的基极，第二分压电阻R60的另一端连接至三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接至串联的第三上拉电阻R49和第三分压电阻R58之间，第三分压电阻R58的另一端与第四分压电阻R62的一端连接，第四分压电阻R62的另一端与第一MOS管Q3的源极和三极管Q4的发射极连接，第一MOS管Q3的源极与基准稳压源DW3的阳极连接，第一MOS管Q3的漏极与第二上拉电阻R50的一端和基准稳压源DW3的阴极连接，第二上拉电阻R50的另一端连接+15V电源，基准稳压源DW3的阴极的参考极连接至低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端连接恒流源电路，所述恒流源电路包括运算放大器U22，运算放大器U22的同相输入端与低通滤波电路的输出连接，反相输入端连接并联的第五九电阻R59、电容C108的一端和第二MOS管Q2的源极连接，输出端与第五七电阻R57连接，第五七电阻R57的另一端与电阻R61和第二MOS管Q2的栅极连接，电阻R61的另一端接地，第五九电阻R59的另一端接地，第二MOS管Q2的漏极连接第一TVS二极管D16的一端和第九八电容C98的一端，第九八电容C98的另一端连接二极管D14的阴极和第二TVS二极管D15，二极管D14的阳极连接+15V电源，第二TVS二极管D15和第一TVS二极管D16的一端连接至输出接口，另一端接地。
所述的的低通滤波电路包括低通滤波电路包括依次串联的第五一电阻R51、第五二电阻R52、第五三电阻R53、第五四电阻R54和第五五电阻R55以及第六三电阻R63、第一零三电容C103、第一零四电容C104、第一零五电容C105和第一零六电容C106 ，第六三电阻R63的一端连接至第五一电阻R51和第五二电阻R52之间，第一零三电容C103的一端连接至第五二电阻R52和第五三电阻R53之间，第一零四电容C104的一端连接至第五三电阻R53和第五四电阻R54之间，第一零五电容C105的一端连接至第五四电阻R54和第五五电阻R55之间，第一零六电容C106的一端连接至第五五电阻R55的另一端，第一零六电容C106的另一端连接第一零五电容C105的另一端和接地，第一零五电容C105的另一端还与第一零四电容C104的另一端连接，第一零四电容C104的另一端与第一零三电容C103的另一端，第一零三电容C103的另一端还与第六三电阻R63的另一端连接，第六三电阻R63的另一端与基准稳压源DW3的阳极连接。
原理如下单片机输出频率恒定的320Hz的PWM信号，驱动光耦发光二极管，光耦三极管驱动三极管Q4和第一MOS管Q3导通截止，DW3是基准稳压源，后面的电阻电容构成低通滤波，运算放大器U22和第二MOS管Q2构成恒流源把低通滤波后的电压转换成电流信号，在图示参数下PWM 占空比在0-99％范围内电流输出范围为4-20mA，最大最小范围可以用单片机进行软件进行校准，并保存在EEROOM内。DC5为DC-DC隔离电源与单片机电源隔离。
采用新型微处理器，抗干扰能力强，输入输出隔离，把读取的电阻信号转化成电流信号；采取了滤波算法，可以把以前模拟电路无法处理的干扰给过滤掉。
综上所述在响应速度要求不高的情况下，此电路成本低容易隔离，可靠性高，达到改进目的。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：包括单片机、光耦、基准稳压源模块、低通滤波电路和恒流源电路，光耦的输入端与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的输出端与基准稳压电源模块的输入端连接，基准稳压电源模块的输出端与低通滤波电路的输入连接，低通滤波电路的输出与恒流源电路输入端相连，所述恒流源电路把低通滤波后的电压转换成电流信号。
2.如权利要求1所述的主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：所述的光耦采用芯片TLP785GB，光耦的阴极与单片机的PWM输出管脚连接，光耦的阳极通过第一上拉电阻（R48）连接电源，光耦的集电极连接电源，光耦的发射极连接基准稳压电源模块。
3.如权利要求1所述的主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：所述的基准稳压源模块包括三极管（Q4）、第一MOS管（Q3）和基准稳压源（DW3），光耦三极管驱动三极管（Q4）和第一MOS管（Q3）导通截止，光耦三极管的发射极分别通过第一分压电阻（R56）和第二分压电阻（R60）连接三极管（Q4）的基极和发射极，三极管（Q4）的发射极和集电极之间串联第三分压电阻（R58）和第四分压电阻（R62），第一MOS管（Q3）的栅极连接至第三分压电阻（R58）和第四分压电阻（R62）之间，第一MOS管（Q3）的源极连接三极管（Q4）的发射极，第一MOS管（Q3）的漏极连接第二上拉电阻（R50），第一MOS管（Q3）的源极与基准稳压源（DW3）的阳极连接，第一MOS管（Q3）的漏极与基准稳压源（DW3）的阴极连接，基准稳压源（DW3）的阴极和参考极连接至低通滤波电路的输入端。
4.如权利要求3所述的主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：所述的基准稳压源采用TL431BQDBZT。
5.如权利要求1所述的主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：所述恒流源电路包括运算放大器（U22），运算放大器（U22）的同相输入端与低通滤波电路的输出连接，反相输入端连接并联的第五九电阻（R59）、第一零八电容（C108）的一端和第二MOS管（Q2）的源极连接，输出端与第五七电阻（R57）连接，第五七电阻（R57）的另一端与第六一电阻（R61）和第二MOS管（Q2）的栅极连接，第六一电阻（R61）的另一端接地，第五九电阻（R59）的另一端接地，第二MOS管（Q2）的漏极连接第一TVS二极管（D16）的一端和第九八电容（C98）的一端，第九八电容C98）的另一端连接二极管（D14）的阴极和第二TVS二极管（D15），二极管（D14）的阳极连接电源，第二TVS二极管（D15）和第一TVS二极管（D16）的一端连接至输出接口，另一端接地。
6.如权利要求5所述的主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：所述的第二TVS二极管（D15）和第一TVS二极管（D16）均采用SMAJ36CA。
7.如权利要求1所述的主机遥控操纵器电流输出模块，其特征在于：所述的低通滤波电路包括低通滤波电路包括依次串联的第五一电阻（R51）、第五二电阻（R52）、第五三电阻（R53）、第五四电阻（R54）和第五五电阻（R55）以及第六三电阻（R63）、第一零三电容（C103）、第一零四电容（C104）、第一零五电容（C105）和第一零六电容（C106），第六三电阻（R63）的一端连接至第五一电阻（R51）和第五二电阻（R52）之间，第一零三电容（C103）的一端连接至第五二电阻（R52）和第五三电阻（R53）之间，第一零四电容（C104）的一端连接至第五三电阻（R53）和第五四电阻（R54）之间，第一零五电容（C105）的一端连接至第五四电阻（R54）和第五五电阻（R55）之间，第一零六电容（C106）的一端连接至第五五电阻（R55）的另一端，第一零六电容（C106）的另一端连接第一零五电容（C105）的另一端和接地，第一零五电容（C105）的另一端还与第一零四电容（C104）的另一端连接，第一零四电容（C104）的另一端与第一零三电容（C103）的另一端，第一零三电容（C103）的另一端还与第六三电阻（R63）的另一端连接，第六三电阻（R63）的另一端与基准稳压源（DW3）的阳极连接。
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