CN218271137U - 一种4-20mA模拟电流输出自动调理电路 - Google Patents
一种4-20mA模拟电流输出自动调理电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型一种4‑20mA模拟电流输出自动调理电路属于电路设计技术领域；所述自动调理电路包括电源电路、调理电路和4‑20mA转换电路；该电路针对恶劣工作环境下，推力变送传感器前端压力信号采集后向后级设备变送输出信号失真问题，以及传感器配合模数转换器仍然不够理想的问题，摒除传统集成式模数转换器，采用基本元器件搭建出一个纯模拟信号调理电路，并以4~20mA信号输出，最大程度的降低信号失真度，提高系统的抗干扰性。
Description
技术领域
本实用新型一种4-20mA模拟电流输出自动调理电路属于电路设计技术领域。
背景技术
推力变送传感器，需要将前端压力信号采集后向后级设备变送输出。恶劣的工作环境始终会对设备工作造成干扰，无法保证压力变送信号完整性，导致信号失真。
为了克服上述问题，普遍方案选用传感器配合模数转换器来搭建，但实际工作环境非常恶劣，非常容易导致信号的失真，导致测量结果仍然会出错。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型摒除传统集成式模数转换器，采用基本元器件搭建出一个纯模拟信号调理电路，并以4~20mA信号输出，最大程度的降低信号失真度，提高系统的抗干扰性。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种4-20mA模拟电流输出自动调理电路，包括电源电路、调理电路和4-20mA转换电路；
所述电源电路包括电源输入端、三端稳压集成电路LM7815和低压差线性稳压器LM1117-ADJ；
所述电源输入端正极24V通过磁珠L1、50K电阻和发光二极管的串联结构连接GND，通过磁珠L1、180Ω电阻和二极管连接VCC，电源输入端负极通过磁珠L2连接GND；
所述LM7815的1脚连接VCC，2脚连接GND，所述VCC和GND之间连接有10μF电容和100nF电容并联结构，3脚与GND之间连接有100nF电容和100nF电容并联结构，并与LM1117-ADJ的3脚连接；
所述LM1117-ADJ的1脚通过1.12K电阻连接GND，并通过160Ω电阻连接2脚，2脚作为10V输出，并通过100nF电容和100nF电容并联结构连接GND；
所述调理电路包括两个四运放集成运算放大器LM124，记为U3和U5；
在U3中，1脚1OUT通过100K电阻连接2脚，通过5.76K电阻、44K电阻与1nF电容的串联结构连接GND，2脚通过两个100K电阻与10K电阻的串联结构连接2.5V，通过100K电阻与20K-10K电位器连接GND，3脚通过52.3K电阻连接GND，4脚连接+10V，并通过100nF电容连接GND，5脚通过1nF电容连接GND，6脚和7脚短路，通过100nF电容和5.76K电阻连接1脚，通过2K电阻、2K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过2K电阻和2K电阻的串联结构连接U5的3脚，通过2K电阻和100nF的电容连接U5的1脚和2脚，8脚通过10K电阻连接2脚，通过200K电阻连接9脚，9脚通过5K-1.78K电位器连接13脚，10脚通过10K电阻连接调理电路输入IN-，通过1nF电容连接GND，11脚连接GND，12脚通过10K电阻连接调理电路输入IN+，通过1nF电容连接GND，13脚通过200K电阻连接14脚，14脚通过10K电阻连接3脚；
在U5中，1脚和2脚短路，通过2.2K电阻、22K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过2.2K电阻和22K电阻的串联结构连接5脚，通过2.2K电阻和100nF电容的串联结构连接6脚和7脚，3脚通过10nF电容连接GND，4脚连接+10V，并通过100nF电容连接GND，6脚和7脚短路，通过920Ω电阻、27.4K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过920Ω电阻和27.4K电阻的串联结构连接10脚，通过920Ω电阻和100nF电容的串联结构连接8脚和9脚，8脚和9脚短路，通过800Ω电阻、30K电阻和10nF电容连接GND，通过800Ω电阻和100nF电容的串联结构连接13脚和14脚，通过800Ω电阻和30K电阻的串联结构连接12脚，11脚连接GND，13脚和14脚短路，作为调理电路的电压输出；
所述4-20mA转换电路包括电流检测放大器XTR111AIDGQT、双极性晶体管MMBT5087CT-ND和PMOS管BSP170PL6327INCT-ND；
在XTR111AIDGQT中，1脚连接VCC，并通过10nF电容连接GND，2脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的2脚，并通过15Ω电阻连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的1脚，3脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的3脚，4脚通过5.62K电阻连接5脚，通过8.25K电阻连接GND，5脚通过470nF电容连接GND，通过40.2K电阻连接6脚，6脚通过10K电阻连接调理电路的电压输出，7脚通过2.5K电阻连接GND，9脚连接GND，10脚连接GND，11脚连接GND；
在PMOS管BSP170PL6327INCT-ND中，1脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的3脚，3脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的1脚，2脚和4脚短路，通过10nF电容连接GND，通过15Ω电阻和200Ω电阻的串联结构连接GND，所述15Ω电阻和200Ω电阻串联结构的中间抽头作为4-20mA电流输出，并通过10nF电容连接GND。
有益效果：
本实用新型摒除传统集成式模数转换器，采用基本元器件搭建出一个纯模拟信号调理电路，并以4~20mA信号输出，最大程度的降低信号失真度，提高系统的抗干扰性。
附图说明
图1是电源电路的电路原理图。
图2是调理电路的电路原理图。
图3是4-20mA转换电路的电路原理图。
图4是4-20mA转换电路的实物图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。
该具体实施方式下的4-20mA模拟电流输出自动调理电路，包括如图1所示的电源电路、如图2所示的调理电路和如图3所示的4-20mA转换电路；
所述电源电路包括电源输入端、三端稳压集成电路LM7815和低压差线性稳压器LM1117-ADJ；
所述电源输入端正极24V通过磁珠L1、50K电阻和发光二极管的串联结构连接GND，通过磁珠L1、180Ω电阻和二极管连接VCC，电源输入端负极通过磁珠L2连接GND；
所述LM7815的1脚连接VCC，2脚连接GND，所述VCC和GND之间连接有10μF电容和100nF电容并联结构，3脚与GND之间连接有100nF电容和100nF电容并联结构，并与LM1117-ADJ的3脚连接；
所述LM1117-ADJ的1脚通过1.12K电阻连接GND，并通过160Ω电阻连接2脚，2脚作为10V输出，并通过100nF电容和100nF电容并联结构连接GND；
所述调理电路包括两个四运放集成运算放大器LM124，记为U3和U5；
在U3中，1脚1OUT通过100K电阻连接2脚，通过5.76K电阻、44K电阻与1nF电容的串联结构连接GND，2脚通过两个100K电阻与10K电阻的串联结构连接2.5V，通过100K电阻与20K-10K电位器连接GND，3脚通过52.3K电阻连接GND，4脚连接+10V，并通过100nF电容连接GND，5脚通过1nF电容连接GND，6脚和7脚短路，通过100nF电容和5.76K电阻连接1脚，通过2K电阻、2K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过2K电阻和2K电阻的串联结构连接U5的3脚，通过2K电阻和100nF的电容连接U5的1脚和2脚，8脚通过10K电阻连接2脚，通过200K电阻连接9脚，9脚通过5K-1.78K电位器连接13脚，10脚通过10K电阻连接调理电路输入IN-，通过1nF电容连接GND，11脚连接GND，12脚通过10K电阻连接调理电路输入IN+，通过1nF电容连接GND，13脚通过200K电阻连接14脚，14脚通过10K电阻连接3脚；
在U5中，1脚和2脚短路，通过2.2K电阻、22K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过2.2K电阻和22K电阻的串联结构连接5脚，通过2.2K电阻和100nF电容的串联结构连接6脚和7脚，3脚通过10nF电容连接GND，4脚连接+10V，并通过100nF电容连接GND，6脚和7脚短路，通过920Ω电阻、27.4K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过920Ω电阻和27.4K电阻的串联结构连接10脚，通过920Ω电阻和100nF电容的串联结构连接8脚和9脚，8脚和9脚短路，通过800Ω电阻、30K电阻和10nF电容连接GND，通过800Ω电阻和100nF电容的串联结构连接13脚和14脚，通过800Ω电阻和30K电阻的串联结构连接12脚，11脚连接GND，13脚和14脚短路，作为调理电路的电压输出；
所述4-20mA转换电路包括电流检测放大器XTR111AIDGQT、双极性晶体管MMBT5087CT-ND和PMOS管BSP170PL6327INCT-ND；
在XTR111AIDGQT中，1脚连接VCC，并通过10nF电容连接GND，2脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的2脚，并通过15Ω电阻连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的1脚，3脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的3脚，4脚通过5.62K电阻连接5脚，通过8.25K电阻连接GND，5脚通过470nF电容连接GND，通过40.2K电阻连接6脚，6脚通过10K电阻连接调理电路的电压输出，7脚通过2.5K电阻连接GND，9脚连接GND，10脚连接GND，11脚连接GND；
在PMOS管BSP170PL6327INCT-ND中，1脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的3脚，3脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的1脚，2脚和4脚短路，通过10nF电容连接GND，通过15Ω电阻和200Ω电阻的串联结构连接GND，所述15Ω电阻和200Ω电阻串联结构的中间抽头作为4-20mA电流输出，并通过10nF电容连接GND。
需要说明的是，该4-20mA模拟电流输出自动调理电路已研发出产品，如图4所示，并进行了非公开测试（相当于进行了本实用新型不要求保护的二次开发工作），测试结果表明，该电路实现了以纯模拟信号搭建出4~20mA信号输出的调理电路。
还需要说明的是，该申请已经考虑到了本领域技术人员以及审查员的认知，确保所公开的技术方案，无论是本领域技术人员还是审查员，只要具备本科所涉及的电学知识（数电、模电、电路、单片机、传感器、原理图绘制和PCB绘制），都能够实现本申请，做到了公开充分。更具体地说，只要了解原理图绘图软件的基本指令，能够正确绘制原理图（本领域技术人员的基本技能），严格按照三幅附图进行绘制，并严格按照附图中的元件参数（参数具有唯一性，否则输出会有误差），所输出的自然是4~20mA电流信号。
Claims (1)
1.一种4-20mA模拟电流输出自动调理电路，其特征在于，包括电源电路、调理电路和4-20mA转换电路；
所述电源电路包括电源输入端、三端稳压集成电路LM7815和低压差线性稳压器LM1117-ADJ；
所述电源输入端正极24V通过磁珠L1、50K电阻和发光二极管的串联结构连接GND，通过磁珠L1、180Ω电阻和二极管连接VCC，电源输入端负极通过磁珠L2连接GND；
所述LM7815的1脚连接VCC，2脚连接GND，所述VCC和GND之间连接有10μF电容和100nF电容并联结构，3脚与GND之间连接有100nF电容和100nF电容并联结构，并与LM1117-ADJ的3脚连接；
所述LM1117-ADJ的1脚通过1.12K电阻连接GND，并通过160Ω电阻连接2脚，2脚作为10V输出，并通过100nF电容和100nF电容并联结构连接GND；
所述调理电路包括两个四运放集成运算放大器LM124，记为U3和U5；
在U3中，1脚1OUT通过100K电阻连接2脚，通过5.76K电阻、44K电阻与1nF电容的串联结构连接GND，2脚通过两个100K电阻与10K电阻的串联结构连接2.5V，通过100K电阻与20K-10K电位器连接GND，3脚通过52.3K电阻连接GND，4脚连接+10V，并通过100nF电容连接GND，5脚通过1nF电容连接GND，6脚和7脚短路，通过100nF电容和5.76K电阻连接1脚，通过2K电阻、2K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过2K电阻和2K电阻的串联结构连接U5的3脚，通过2K电阻和100nF的电容连接U5的1脚和2脚，8脚通过10K电阻连接2脚，通过200K电阻连接9脚，9脚通过5K-1.78K电位器连接13脚，10脚通过10K电阻连接调理电路输入IN-，通过1nF电容连接GND，11脚连接GND，12脚通过10K电阻连接调理电路输入IN+，通过1nF电容连接GND，13脚通过200K电阻连接14脚，14脚通过10K电阻连接3脚；
在U5中，1脚和2脚短路，通过2.2K电阻、22K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过2.2K电阻和22K电阻的串联结构连接5脚，通过2.2K电阻和100nF电容的串联结构连接6脚和7脚，3脚通过10nF电容连接GND，4脚连接+10V，并通过100nF电容连接GND，6脚和7脚短路，通过920Ω电阻、27.4K电阻和10nF电容的串联结构连接GND，通过920Ω电阻和27.4K电阻的串联结构连接10脚，通过920Ω电阻和100nF电容的串联结构连接8脚和9脚，8脚和9脚短路，通过800Ω电阻、30K电阻和10nF电容连接GND，通过800Ω电阻和100nF电容的串联结构连接13脚和14脚，通过800Ω电阻和30K电阻的串联结构连接12脚，11脚连接GND，13脚和14脚短路，作为调理电路的电压输出；
所述4-20mA转换电路包括电流检测放大器XTR111AIDGQT、双极性晶体管MMBT5087CT-ND和PMOS管BSP170PL6327INCT-ND；
在XTR111AIDGQT中，1脚连接VCC，并通过10nF电容连接GND，2脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的2脚，并通过15Ω电阻连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的1脚，3脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的3脚，4脚通过5.62K电阻连接5脚，通过8.25K电阻连接GND，5脚通过470nF电容连接GND，通过40.2K电阻连接6脚，6脚通过10K电阻连接调理电路的电压输出，7脚通过2.5K电阻连接GND，9脚连接GND，10脚连接GND，11脚连接GND；
在PMOS管BSP170PL6327INCT-ND中，1脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的3脚，3脚连接双极性晶体管MMBT5087CT-ND的1脚，2脚和4脚短路，通过10nF电容连接GND，通过15Ω电阻和200Ω电阻的串联结构连接GND，所述15Ω电阻和200Ω电阻串联结构的中间抽头作为4-20mA电流输出，并通过10nF电容连接GND。
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| CN202222915413.5U CN218271137U (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种4-20mA模拟电流输出自动调理电路 |
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| CN218271137U true CN218271137U (zh) | 2023-01-10 |
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2022
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