CN219757606U - 一种真空计用模拟量输出装置和真空计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空计用模拟量输出装置和真空计，模拟量输出装置包括顺次连接的数模转换模块和模拟量输出模块；所述数模转换模块包括DA数模转换芯片，DA数模转换芯片的基准电压输入端通过继电器K1的第一触点与第一基准电压信号V1连接、同时通过继电器K1的第二触点与第一基准电压信号V2连接；所述模拟量输出模块包括运算放大器U1、三极管Q1、运算放大器U2，运算放大器U1的的同相输入端经第一电阻组与DA数模转换芯片的模拟信号输出端连接，运算放大器U1的反相输入端经第二电阻组接地。本实用新型使得外围电路与模拟量输出准确匹配，得到准确的模拟量输出。

Description

一种真空计用模拟量输出装置和真空计

技术领域

本实用新型涉及真空计领域，尤其涉及一种真空计用模拟量输出装置和真空计。

背景技术

真空计是用于测量密闭空间的真空度，其主要是为真空规管提供工作电参数，并收集真空规管回传的信号，并经过一系列处理后在显示器中显示，是操作这能直观了解当前被测环境的真空度，并通过模拟量、数字量信号将真空度信息传送至指定设备中，实现集中收集及控制。真空计或者真空变送器的模拟量输出在行业内常用为4～10mA、0～5V、0～10V三种信号。为了保证模拟输出量的线性度，以及重复性，一般采用单片机输出数字信号，经过数-模转换芯片输出线性模拟信号。

现有技术CN202111130786.5的发明专利，公开了一种宽量程热偶真空计，在其一具体实施例中，所述数模转换芯片连接有基准电压信号选择电路，基准电压信号选择电路控制端与单片机连接，本示例中，基准电压信号选择电路具体为继电器K1；基准电压信号选择电路一输入端连接有第一基准电压信号V1，即继电器K1触点一端连接有第一基准电压信号V1；基准电压信号选择电路另一输入端连接有第二基准电压信号V2，即继电器K1触点另一端连接有第二基准电压信号V2，通过继电器K1选择不同的基准电压信号即可更改数模转换芯片TLC5615的基准电压，即可得到不同的输出电压，因此在数模转换模块中，设计2个基准电压(如图中的V1、V2)，并通过单片机控制子系统控制继电器K1与不同触点闭合，即可达到不同范围的模拟量输出。

然而采用该种方式，其通过基准电压调整的方式对不同范围的模拟量进行输出，但是其并不对相关的外围电路做适应性调整，而同一外围电路通常仅能对同一范围的模拟量准确输出。

因此，针对上述问题，提供一种真空计用模拟量输出装置和真空计，是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种真空计用模拟量输出装置和真空计。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的第一方面，提供一种真空计用模拟量输出装置，包括顺次连接的数模转换模块和模拟量输出模块；

所述数模转换模块包括DA数模转换芯片，所述DA数模转换芯片的数字信号输入端与外部主控单元连接，DA数模转换芯片的基准电压输入端通过继电器K1的第一触点与第一基准电压信号V1连接、同时通过继电器K1的第二触点与第一基准电压信号V2连接；继电器K1的线圈端与外部主控单元连接；

所述模拟量输出模块包括运算放大器U1、三极管Q1、运算放大器U2，运算放大器U1的的同相输入端经第一电阻组与DA数模转换芯片的模拟信号输出端连接，运算放大器U1的反相输入端经第二电阻组接地，运算放大器U1的输出端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接高电平，三极管Q1的发射极经第四电阻组连接至运算放大器U1的反向输入端，三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，三极管Q1的发射极还经第五电阻组与运算放大器U2的同向输入端连接，运算放大器U2的反向输入端和运算放大器U2的输出端均经第三电阻组连接至运算放大器U1的同相输入端；

所述第一电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R11、与继电器K1的第二触点连接的电阻R12；所述第二电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R21、与继电器K1的第二触点连接的电阻R22；所述第三电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R31、与继电器K1的第二触点连接的电阻R32；所述第四电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R41、与继电器K1的第二触点连接的电阻R42；所述第五电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R51、与继电器K1的第二触点连接的电阻R52。

进一步地，所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，具体为直接输出电压模拟量信号。

进一步地，所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，具体为通过负载电阻RL输出电流模拟量信号。

进一步地，所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组和继电器K2的触点端输出模拟量信号，所述继电器K2的第一触点输出电压模拟量信号，所述继电器K2的第二触点经过负载电阻RL输出电流模拟量信号；继电器K2的线圈端与外部主控单元连接。

进一步地，所述负载电阻RL替换为负载电阻组，所述负载电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻RL1、与继电器K1的第二触点连接的电阻RL2。

进一步地，所述DA数模转换芯片为TCL5615芯片。

进一步地，电阻R11、电阻R21、电阻R31、电阻R41的阻值相同；电阻R12、电阻R22、电阻R32、电阻R42的阻值相同。

本实用新型的第二方面，提供一种真空计，包括相互连接的主控单元和所述的一种真空计用模拟量输出装置。

进一步地，所述真空计还包括与主控单元连接的显示单元。

进一步地，所述真空计还包括与主控单元连接的按键单元。

本实用新型的有益效果是：

相较于现有技术中通过基准电压调整的方式对不同范围的模拟量进行输出，但是其并不对相关的外围电路做适应性调整，在本实用新型一示例性实施例中，若选择继电器K1的第一触点，使得数模转换模块中的DA数模转换芯片的基准电压为V1，此时模拟量输出模块的外围电路的外围电阻即自动选择为与基准电压V1大小匹配的电阻R11、电阻R21、电阻R31、电阻R41、电阻R51，从而使得外围电路与模拟量输出准确匹配，得到准确的模拟量输出；选择K1的第二触点同理，使得数模转换模块中的DA数模转换芯片的基准电压为V2，此时模拟量输出模块的外围电路的外围电阻即自动选择为与基准电压V2大小匹配的电阻R12、电阻R22、电阻R32、电阻R42，从而使得外围电路与模拟量输出准确匹配，得到准确的模拟量输出。

附图说明

图1为本实用新型一示例性实施例提供的一种真空计用模拟量输出装置的电路连接示意图；

图2为本实用新型又一示例性实施例提供的一种真空计用模拟量输出装置的电路连接示意图；

图3为本实用新型又一示例性实施例提供的一种真空计用模拟量输出装置的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参见图1和图2，图1和图2分别示出了本实用新型的两个示例性实施例中提供的一种真空计用模拟量输出装置的电路连接示意图，包括顺次连接的数模转换模块和模拟量输出模块；

所述数模转换模块包括DA数模转换芯片，所述DA数模转换芯片的数字信号输入端与外部主控单元连接，DA数模转换芯片的基准电压输入端通过继电器K1的第一触点与第一基准电压信号V1连接、同时通过继电器K1的第二触点与第一基准电压信号V2连接；继电器K1的线圈端与外部主控单元连接；

所述模拟量输出模块包括运算放大器U1、三极管Q1、运算放大器U2，运算放大器U1的的同相输入端经第一电阻组与DA数模转换芯片的模拟信号输出端连接，运算放大器U1的反相输入端经第二电阻组接地，运算放大器U1的输出端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接高电平，三极管Q1的发射极经第四电阻组连接至运算放大器U1的反向输入端，三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，三极管Q1的发射极还经第五电阻组与运算放大器U2的同向输入端连接，运算放大器U2的反向输入端和运算放大器U2的输出端均经第三电阻组连接至运算放大器U1的同相输入端；

所述第一电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R11、与继电器K1的第二触点连接的电阻R12；所述第二电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R21、与继电器K1的第二触点连接的电阻R22；所述第三电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R31、与继电器K1的第二触点连接的电阻R32；所述第四电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R41、与继电器K1的第二触点连接的电阻R42；所述第五电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R51、与继电器K1的第二触点连接的电阻R52。

具体地，与现有技术相同的，模拟量输出装置包括数模转换模块和模拟量输出模块，其中数模转换模块是将外部主控单元的数字信号进行处理，输出受外部主控单元控制的模拟量信号；模拟量输出模块是将数模转换模块输出的信号进行处理，输出用户需求的标准电信号(图1为电流，图2为电压)。

在模转换模块中，设计2个基准电压(如图1中的V1、V2)，并通过外部主控单元控制选择继电器K1的触点端的连接，即可达到不同范围的模拟量输出。而模拟量输出模块，包括运放、三极管以及外围电路组成，利用运算放大器U2(电压跟随器)、运算放大器U1的“虚断”和“虚短”等原理、三极管的电流放大特性进行扩流输出，输出的电流与模拟量输入模块的输入电压(Ui)成线性正比关系，与现有技术相同在此不进行赘述。

而在本示例性实施例中，若选择继电器K1的第一触点，使得数模转换模块中的DA数模转换芯片的基准电压为V1，此时模拟量输出模块的外围电路的外围电阻即自动选择为与基准电压V1大小匹配的电阻R11、电阻R21、电阻R31、电阻R41、电阻R51，从而使得外围电路与模拟量输出准确匹配，得到准确的模拟量输出；选择K1的第二触点同理，使得数模转换模块中的DA数模转换芯片的基准电压为V2，此时模拟量输出模块的外围电路的外围电阻即自动选择为与基准电压V2大小匹配的电阻R12、电阻R22、电阻R32、电阻R42，从而使得外围电路与模拟量输出准确匹配，得到准确的模拟量输出。最终输出用户需求的标准电信号。

具体地，在其中一示例性实施例中，基准电压V1的大小为1V，电阻R11、电阻R21、电阻R31、电阻R41、电阻R51的大小分别为100K欧姆、100K欧姆、100K欧姆、100K欧姆、100欧姆，模拟量采集范围为0-10V电压信号或模拟量输出0-20mA电流信号)；基准电压V2的大小为0.5V，电阻R12、电阻R22、电阻R32、电阻R42、电阻R52的大小分别为50K欧姆、50K欧姆、50K欧姆、50K欧姆、50欧姆，模拟量采集范围为0-5V电压信号(或模拟量输出0-10mA电流信号)。

更优地，在一示例性实施例中，如图1所示，所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，具体为直接输出电压模拟量信号。更优地，在一示例性实施例中，如图2所示，所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，具体为通过负载电阻RL输出电流模拟量信号。

具体地，在该两个示例性实施例中，公开了用户需求电流信号/电压信号的具体情况。

更优地，在一示例性实施例中，如图3所示，所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组和继电器K2的触点端输出模拟量信号，所述继电器K2的第一触点输出电压模拟量信号，所述继电器K2的第二触点经过负载电阻RL输出电流模拟量信号；继电器K2的线圈端与外部主控单元连接。

具体地，在本示例性实施例中，提供一种可切换的方式，继电器K2用于切换输出电流信号/电压信号的具体情况。

更优地，在一示例性实施例中，所述负载电阻RL替换为负载电阻组，所述负载电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻RL1、与继电器K1的第二触点连接的电阻RL2。

与前述内容相同，可以设置与模拟量输出准确匹配的负载电阻。

更优地，在一示例性实施例中，所述DA数模转换芯片为TCL5615芯片。

更优地，在一示例性实施例中，电阻R11、电阻R21、电阻R31、电阻R41的阻值相同；电阻R12、电阻R22、电阻R32、电阻R42的阻值相同。

与前述实用新型具有相同的发明构思，本实用新型的又一示例性实施例提供一种真空计，包括相互连接的主控单元和所述的一种真空计用模拟量输出装置。更优地，在一示例性实施例中，所述真空计还包括与主控单元连接的显示单元。更优地，在一示例性实施例中，所述真空计还包括与主控单元连接的按键单元(可用于用户选择切换)。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：包括顺次连接的数模转换模块和模拟量输出模块；

所述数模转换模块包括DA数模转换芯片，所述DA数模转换芯片的数字信号输入端与外部主控单元连接，DA数模转换芯片的基准电压输入端通过继电器K1的第一触点与第一基准电压信号V1连接、同时通过继电器K1的第二触点与第一基准电压信号V2连接；继电器K1的线圈端与外部主控单元连接；

所述模拟量输出模块包括运算放大器U1、三极管Q1、运算放大器U2，运算放大器U1的同相输入端经第一电阻组与DA数模转换芯片的模拟信号输出端连接，运算放大器U1的反相输入端经第二电阻组接地，运算放大器U1的输出端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接高电平，三极管Q1的发射极经第四电阻组连接至运算放大器U1的反向输入端，三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，三极管Q1的发射极还经第五电阻组与运算放大器U2的同向输入端连接，运算放大器U2的反向输入端和运算放大器U2的输出端均经第三电阻组连接至运算放大器U1的同相输入端；

所述第一电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R11、与继电器K1的第二触点连接的电阻R12；所述第二电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R21、与继电器K1的第二触点连接的电阻R22；所述第三电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R31、与继电器K1的第二触点连接的电阻R32；所述第四电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R41、与继电器K1的第二触点连接的电阻R42；所述第五电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻R51、与继电器K1的第二触点连接的电阻R52。

2.根据权利要求1所述的一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，具体为直接输出电压模拟量信号。

3.根据权利要求1所述的一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组输出模拟量信号，具体为通过负载电阻RL输出电流模拟量信号。

4.根据权利要求1所述的一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：所述三极管Q1的发射极还经第五电阻组和继电器K2的触点端输出模拟量信号，所述继电器K2的第一触点输出电压模拟量信号，所述继电器K2的第二触点经过负载电阻RL输出电流模拟量信号；继电器K2的线圈端与外部主控单元连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：所述负载电阻RL替换为负载电阻组，所述负载电阻组包括并联连接的与继电器K1的第一触点连接的电阻RL1、与继电器K1的第二触点连接的电阻RL2。

6.根据权利要求1所述的一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：所述DA数模转换芯片为TCL5615芯片。

7.根据权利要求1所述的一种真空计用模拟量输出装置，其特征在于：电阻R11、电阻R21、电阻R31、电阻R41的阻值相同；电阻R12、电阻R22、电阻R32、电阻R42的阻值相同。

8.一种真空计，其特征在于：包括相互连接的主控单元和如权利要求1～7任意一项所述的一种真空计用模拟量输出装置。

9.根据权利要求8所述的一种真空计，其特征在于：还包括与主控单元连接的显示单元。

10.根据权利要求8所述的一种真空计，其特征在于：还包括与主控单元连接的按键单元。