CN211180594U - 一种用于数字变送器的接口电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于数字变送器的接口电路，涉及数字变送器技术领域。尤其涉及一种用于数字变送器的接口电路包括四线六线转换电路、第一滤波电路，第二滤波电路、第三滤波电路、模数转换集成电路及退耦电路；第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路分别与对外供电电源线路、参考电压线路、信号线路共同组成滤波电路；模数转换集成电路将采集到的传感器信号进行模数转换后传送到变送器的微控制器；退耦电路为模数转换集成电路的两组供电电源退耦。该电路具有一定的通用性，可用于适配多种类型的传感器。

Description

一种用于数字变送器的接口电路

技术领域

本实用新型涉及数字变送器技术领域，尤其涉及一种用于数字变送器的接口电路。

背景技术

数字变送器即是将传感器的模拟信号转换为某种形式数字信号并进行输出的装置。

模拟信号在由传感器输出至变送器进行A/D转换之前，需要对模拟信号进行一定的处理，以使信号参数、质量等指标满足A/D转换的需要。此外，在A/D转换过程中，也需要系统提供一定的电磁、温度环境条件等使得转换结果的准确度及稳定性达到一定需求。

传感器的种类很多，如桥式传感器、变阻器式传感器等，每种传感器又可以依照某种标准进一步划分为细类。然而，由于变送器中的数据采集及接口电路通常设计为针对于某一种传感器的专用电路，因此，现有技术中的变送器通常只支持单一类型传感器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于数字变送器的接口电路，该电路具有一定的通用性，可用于适配多种类型的传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于数字变送器的接口电路，包括四线六线转换电路、第一滤波电路，第二滤波电路、第三滤波电路、模数转换集成电路及退耦电路；

四线六线转换电路用于连接传感器信号，包括V+、V-、R+、R-、S+、S-的六个传感器连接点，组成六线制连接电路，将V+与传感器连接点R+短接、传感器连接点V-与传感器连接点R-短接，则构成四线制连接；

第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路分别与对外供电电源线路、参考电压线路、信号线路共同组成滤波电路；

模数转换集成电路将采集到的传感器信号进行模数转换后传送到变送器的微控制器；

退耦电路为模数转换集成电路的两组供电电源退耦。

进一步优化的技术方案为第一滤波电路为第一电容C32一端连接传感器连接点V+，另一端连接模拟地；第二电容C33一端连接V-，另一端连接V-；C46一端连接V-，另一端连接模拟地；

第二滤波线路为第三电容C57一端连接传感器连接点R+，另一端连接模拟地；第四电容C62一端连接传感器连接点R-，另一端连接模拟地；第五电容C44一端连接传感器连接点R+，另一端连接模拟地；

第三滤波电路为第六电容C58一端连接传感器连接点S+，另一端连接模拟地；第七电容C60一端连接传感器连接点S-，另一端连接模拟地；第八电容C47一端连接传感器连接点S+，另一端连接模拟地。

进一步优化的技术方案为第一电阻R52一端经第五短路帽JP52连接传感器连接点R+，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入+，第二电阻R59一端经第七短路帽JP59连接传感器连接点R-，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入-；第三电阻R51一端经第一短路帽JP51连接对外供电电源+，另一端连接传感器连接点V+；第四电阻R26一端经第二短路帽JP26连接传感器连连接模数转换集成电路的电流源输出+，另一端接点V+；第五电阻R57为跨接电阻，一端接对外供电电源-，另一端经第三短路帽JP57连接传感器连接点V-；第六电阻R53一端连接传感器连接点S+，另一端连接模数转换集成电路的差分输入+；第七电阻R58一端连接传感器连接点S-，另一端连接模数转换集成电路的差分输入-；第八电阻R54一端经第六短路帽JP54连接传感器连接点R+，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入+；第九电阻R60一端经第八短路帽JP60连接传感器连接点R-，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入-；第十电阻R61一端连接接对外供电电源-，另一端经第四短路帽JP61传感器连接点V-；第九电容C40和第十电容C42为模数转换集成电路的退耦电容，分别为模数转换集成电路+5V0_A和+3V3_DA两组供电电源退耦，第一排阻RP1与第十一电阻R22均作为变送器微控制器与模数转换集成电路信号线的连接器件。

进一步优化的技术方案为若外部传感器为电流驱动式惠斯通电桥电路时，第一短路帽JP51、第五短路帽JP52、第七短路帽JP59、第三短路帽JP57置为开路，第二短路帽JP26、第六短路帽JP54、第八短路帽JP60、第四短路帽JP61置为短路，结合变送器微控制器的配置，模组转换集成电路通过电流源经第一跨接电阻R26向传感器供电，第十电阻R61选择适当阻值及温漂的精密电阻作为参考电压的采样电阻。

进一步优化的技术方案为若外部传感器为电压驱动式惠斯通电桥电路时，第一短路帽JP51、第五短路帽JP52、第七短路帽JP59、第三短路帽JP57置为短路，第二短路帽JP26、第六短路帽JP54、第八短路帽JP60、第四短路帽JP61置为开路，电压源经第二跨接电阻R51向传感器供电。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型有以下优点：

1、提高了信噪比；

2、降低了温升；

3、提高了系统运行可靠性；

4、支持电流驱动式惠斯通电桥传感器、电压驱动式惠斯通电桥传感器、滑动变阻器式传感器等多种原理地传感器；

5、支持四线制、六线制等多种接线制；

6、通过屏蔽信号电缆作为连接导线，可以最大化的降低外部干扰信号对信号转换结果的干扰影响；

7、提高了信号转换结果的准确度及稳定。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

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，所描述的实施例仅仅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。

如图1所示，本实用新型公开了一种用于数字变送器的接口电路；CN8为传感器信号连接端子，有网络标号为V+、V-、R+、R-、S+、S-的6个传感器连接点，当全部使用6个连接点，则构成六线制连接，如果在传感器信号连接端子CN8处将传感器连接点V+与传感器连接点R+短接、传感器连接点V-与传感器连接点R-短接，则构成四线制连接，上述两种连接均需采用屏蔽信号电缆，并将电缆屏蔽层与PCB中保护地网络的专用连接点连接；第一电容C32一端连接传感器连接点V+，另一端连接模拟地；第二电容C33一端连接V-，另一端连接V-；C46一端连接V-，另一端连接模拟地；与对外供电电源线路阻抗共同组成滤波电路，第三电容C57一端连接传感器连接点R+，另一端连接模拟地；第四电容C62一端连接传感器连接点R-，另一端连接模拟地；第五电容C44一端连接传感器连接点R+，另一端连接模拟地；与参考电压线路阻抗共同组成滤波电路，第六电容C58一端连接传感器连接点S+，另一端连接模拟地；第七电容C60一端连接传感器连接点S-，另一端连接模拟地；第八电容C47一端连接传感器连接点S+，另一端连接模拟地；与信号线路阻抗共同组成滤波电路，第一电阻R52一端经第五短路帽JP52连接传感器连接点R+，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入+，第二电阻R59一端经第七短路帽JP59连接传感器连接点R-，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入-；第三电阻R51一端经第一短路帽JP51连接对外供电电源+，另一端连接传感器连接点V+；第四电阻R26一端经第二短路帽JP26连接传感器连连接模数转换集成电路的电流源输出+，另一端接点V+；第五电阻R57为跨接电阻，一端接对外供电电源-，另一端经第三短路帽JP57连接传感器连接点V-；第六电阻R53一端连接传感器连接点S+，另一端连接模数转换集成电路的差分输入+；第七电阻R58一端连接传感器连接点S-，另一端连接模数转换集成电路的差分输入-；第八电阻R54一端经第六短路帽JP54连接传感器连接点R+，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入+；第九电阻R60一端经第八短路帽JP60连接传感器连接点R-，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入-；第十电阻R61一端连接接对外供电电源-，另一端经第四短路帽JP61传感器连接点V-；第九电容C40和第十电容C42为模数转换集成电路的退耦电容，分别为模数转换集成电路+5V0_A和+3V3_DA两组供电电源退耦，第一排阻RP1与第十一电阻R22均作为变送器微控制器与模数转换集成电路信号线的连接器件。

当外部传感器为电流驱动式惠斯通电桥电路时，第一短路帽JP51、第五短路帽JP52、第七短路帽JP59、第三短路帽JP57置为开路，第二短路帽JP26、第六短路帽JP54、第八短路帽JP60、第四短路帽JP61置为短路，结合变送器微控制器的配置，模组转换集成电路通过电流源经第一跨接电阻R26向传感器供电，第十电阻R61选择适当阻值及温漂的精密电阻作为参考电压的采样电阻。

当外部传感器为电压驱动式惠斯通电桥电路时，第一短路帽JP51、第五短路帽JP52、第七短路帽JP59、第三短路帽JP57置为短路，第二短路帽JP26、第六短路帽JP54、第八短路帽JP60、第四短路帽JP61置为开路，电压源经第二跨接电阻R51向传感器供电。

在PCB布局布线设计中，通过优化的元器件布局、布线设计提高A/D转换电路的信噪比，降低A/D转换电路的温升。PCB设计专门的接地点，通过与外部六芯屏蔽电缆连接优化信噪比。优选地采用四层结构的PCB，叠层功能为信号1-地-电源-信号2，元器件布局进行微控制器部分、通信接口部分、一级电源部分、二级电源1、二级电源2的划分，同时，内层进行了模拟电源1、模拟电源2、数字电源1、数字地1、模拟地1、模拟地2、数字地1、数字地2、机壳地等的多区划分，同时对晶体振荡器相关电路进行隔离划分。

Claims (5)

1.一种用于数字变送器的接口电路，其特征在于：包括四线六线转换电路、第一滤波电路，第二滤波电路、第三滤波电路、模数转换集成电路及退耦电路；

四线六线转换电路用于连接传感器信号，包括V+、V-、R+、R-、S+、S-的六个传感器连接点，组成六线制连接电路，将V+与传感器连接点R+短接、传感器连接点V-与传感器连接点R-短接，则构成四线制连接；

第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路分别与对外供电电源线路、参考电压线路、信号线路共同组成滤波电路；

模数转换集成电路将采集到的传感器信号进行模数转换后传送到变送器的微控制器；

退耦电路为模数转换集成电路的两组供电电源退耦。

2.根据权利要求1所述的一种用于数字变送器的接口电路，其特征在于：第一滤波电路为第一电容C32一端连接传感器连接点V+，另一端连接模拟地；第二电容C33一端连接V-，另一端连接V-；C46一端连接V-，另一端连接模拟地；

第二滤波线路为第三电容C57一端连接传感器连接点R+，另一端连接模拟地；第四电容C62一端连接传感器连接点R-，另一端连接模拟地；第五电容C44一端连接传感器连接点R+，另一端连接模拟地；

第三滤波电路为第六电容C58一端连接传感器连接点S+，另一端连接模拟地；第七电容C60一端连接传感器连接点S-，另一端连接模拟地；第八电容C47一端连接传感器连接点S+，另一端连接模拟地。

3.根据权利要求2所述的一种用于数字变送器的接口电路，其特征在于：第一电阻R52一端经第五短路帽JP52连接传感器连接点R+，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入+，第二电阻R59一端经第七短路帽JP59连接传感器连接点R-，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入-；第三电阻R51一端经第一短路帽JP51连接对外供电电源+，另一端连接传感器连接点V+；第四电阻R26一端经第二短路帽JP26连接传感器连连接模数转换集成电路的电流源输出+，另一端接点V+；第五电阻R57为跨接电阻，一端接对外供电电源-，另一端经第三短路帽JP57连接传感器连接点V-；第六电阻R53一端连接传感器连接点S+，另一端连接模数转换集成电路的差分输入+；第七电阻R58一端连接传感器连接点S-，另一端连接模数转换集成电路的差分输入-；第八电阻R54一端经第六短路帽JP54连接传感器连接点R+，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入+；第九电阻R60一端经第八短路帽JP60连接传感器连接点R-，另一端连接模数转换集成电路的参考电压输入-；第十电阻R61一端连接接对外供电电源-，另一端经第四短路帽JP61传感器连接点V-；第九电容C40和第十电容C42为模数转换集成电路的退耦电容，分别为模数转换集成电路+5V0_A和+3V3_DA两组供电电源退耦，第一排阻RP1与第十一电阻R22均作为变送器微控制器与模数转换集成电路信号线的连接器件。

4.根据权利要求3所述的一种用于数字变送器的接口电路，其特征在于：若外部传感器为电流驱动式惠斯通电桥电路时，第一短路帽JP51、第五短路帽JP52、第七短路帽JP59、第三短路帽JP57置为开路，第二短路帽JP26、第六短路帽JP54、第八短路帽JP60、第四短路帽JP61置为短路，结合变送器微控制器的配置，模组转换集成电路通过电流源经第一跨接电阻R26向传感器供电，第十电阻R61选择适当阻值及温漂的精密电阻作为参考电压的采样电阻。

5.根据权利要求3所述的一种用于数字变送器的接口电路，其特征在于：若外部传感器为电压驱动式惠斯通电桥电路时，第一短路帽JP51、第五短路帽JP52、第七短路帽JP59、第三短路帽JP57置为短路，第二短路帽JP26、第六短路帽JP54、第八短路帽JP60、第四短路帽JP61置为开路，电压源经第二跨接电阻R51向传感器供电。

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