一種低成本、高精度4~20mA電流信號輸出電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種低成本、高精度4~20mA電流信號輸出電路，包括單片機(jī)模塊、基準(zhǔn)電壓模塊和V-I轉(zhuǎn)換模塊，單片機(jī)模塊的IO口輸出PWM信號，經(jīng)過V-I轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)的二階濾波電路，轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓值，再經(jīng)過V-I轉(zhuǎn)換得到所需的電流值，通過改變PWM信號的占空比來調(diào)節(jié)輸出電流值，基準(zhǔn)電壓模塊為V-I轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)V-I轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的參考電壓。本實用新型的有益效果是：使用很少的元件，占用很小的電路板空間，實現(xiàn)了低成本、高精度的4~20mA電路控制。
【專利說明】一種低成本、高精度4~20mA電流信號輸出電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種Γ20Π1Α電流信號輸出電路，尤其涉及變送器測量的一種低成本、高精度4?20mA電流信號輸出電路。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)應(yīng)用中變送器測量的各種非電物理量，如溫度、壓力、流量、濕度等，都需要將其遠(yuǎn)距離傳輸?shù)街锌厥?，這就需轉(zhuǎn)換成符合工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的電信號，如(T5V、(T20mA或Γ20πιΑ，避免在遠(yuǎn)距離傳輸過程出現(xiàn)衰減和干擾的問題，其中用的最多的是Γ20πιΑ。
[0003]現(xiàn)有的Γ20πιΑ電流信號實現(xiàn)電路常采用V-1轉(zhuǎn)換電路，即電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，可分為集成芯片式電流環(huán)電路和分立元件式V-1發(fā)生電路。集成芯片式電流環(huán)電路，采用一顆控制芯片加外圍電路構(gòu)成，此種方式精度較高，但成本較高，而且占用電路板面積較大；分立元件式V-1發(fā)生電路精度不高，占用電路板面積小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種低成本、高精度Γ20πιΑ電流信號輸出電路，使用較少的元件、較低的成本，達(dá)到較好的控制精度。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案是:一種低成本、高精度Γ20πιΑ電流信號輸出電路，其特征在于:包括單片機(jī)模塊、基準(zhǔn)電壓模塊和V-1轉(zhuǎn)換模塊，所述單片機(jī)模塊的1 口輸出PWM信號，經(jīng)過V-1轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)的二階濾波電路，轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓值，再經(jīng)過V-1轉(zhuǎn)換得到所需的電流值，通過改變PWM信號的占空比來調(diào)節(jié)輸出電流值，基準(zhǔn)電壓模塊為V-1轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)V-1轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的參考電壓。
[0006]本實用新型的有益效果是:使用很少的元件，占用很小的電路板空間，實現(xiàn)了低成本、高精度的4?20mA電路控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的電路連接框圖；
[0008]圖2是本實用新型的V-1轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖。

【具體實施方式】
[0009]為了更清楚的理解本實用新型，結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)描述本實用新型:
[0010]如圖1所示，一種低成本、高精度Γ20πιΑ電流信號輸出電路，包括:單片機(jī)模塊、基準(zhǔn)電壓模塊和V-1轉(zhuǎn)換模塊。
[0011]單片機(jī)模塊通過1 口輸出PWM信號，由V-1轉(zhuǎn)換模塊將PWM信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號，基準(zhǔn)電壓模塊為V-1轉(zhuǎn)換模塊提供基準(zhǔn)電壓，提高控制精度。單片機(jī)1 口輸出PWM信號，調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，會改變V-1轉(zhuǎn)換模塊將PWM信號轉(zhuǎn)換成的電壓信號，從而轉(zhuǎn)換成所需的電流信號。
[0012]如圖2所示，V-1轉(zhuǎn)換模塊具體電路連接為，PWM信號通過電阻R1、電阻R2與運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端連接，電容Cl的一端接電阻R2的一端，電容C2的一端接電阻R2的另一端，電容Cl、電容C2的另一端接運(yùn)算放大器Ul的接地管腳、電阻R6的一端、三極管Ql的發(fā)射極及地，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端接電阻R3、電阻R4的一端，電阻R4的另一端接電阻R6的另一端輸出電流值I 一，運(yùn)算放大器Ul的輸出端通過電阻R5接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極輸出電流值I +，運(yùn)算放大器Ul的正電源管腳接電源Vcc。在PWM輸入端，利用由電阻Rl、電阻R2、電容Cl和電容C2組成的二階濾波器將PWM信號轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓信號Vin，使用運(yùn)算放大器Ul對Vin進(jìn)行緩沖，并控制NPN三極管Ql，通過控制三極管Ql的Vbe電壓，可將經(jīng)過負(fù)載電阻R6的電流設(shè)置為所需的值。
[0013]電阻R3和電阻R4的連接點(diǎn)電壓為:
[0014]Ve34= (VE6+Vref) XR4/(R3+R4)-VE6
[0015]注:VK6為電阻R6負(fù)載電阻兩端的電壓。
[0016]電路穩(wěn)定后，根據(jù)運(yùn)算放大器的性質(zhì):
[0017]Vin = Ve34
[0018]本例取R3=R4:
[0019]Vin= (VE6+Vref) /2-VE6=Vref/2- VE6/2
[0020]Ve6= Vref-2Vin
[0021]當(dāng)Vin=O時，流過最大電流，此時Vk6= Vref,最大電流值為VMf/R6。
[0022]當(dāng)Vin=VMf/2時，無電流流過，選擇合適的參數(shù)就可以實現(xiàn)輸出電流值在Γ20πιΑ之間。
[0023]單片機(jī)模塊可對外輸出16位的PWM信號，可保證電流調(diào)節(jié)的精度。由于運(yùn)算放大器輸入阻抗非常高，基本不會影響Vin的大小，而且V…提供穩(wěn)定的參考電壓，能夠保證電路輸出的穩(wěn)定性。
[0024]根據(jù)上述說明，本實用新型僅使用較少的分立元件較低成本就能實現(xiàn)高精度的4^20mA電流輸出功能。
[0025]4^20mA電流信號是一種常用的工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)電信號。變送器將物理量的測量值轉(zhuǎn)換成Γ20πιΑ電流信號，傳輸?shù)竭h(yuǎn)距離的中控室。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本、高精度4?20mA電流信號輸出電路，其特征在于:包括單片機(jī)模塊、基準(zhǔn)電壓模塊和V-1轉(zhuǎn)換模塊，所述單片機(jī)模塊的1 口輸出PWM信號，經(jīng)過V-1轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)的二階濾波電路，轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓值，再經(jīng)過V-1轉(zhuǎn)換得到所需的電流值，通過改變PWM信號的占空比來調(diào)節(jié)輸出電流值，基準(zhǔn)電壓模塊為V-1轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)V-1轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的參考電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本、高精度4?20mA電流信號輸出電路，其特征在于:所述V-1轉(zhuǎn)換模塊具體電路連接為，PWM信號通過電阻R1、電阻R2與運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端連接，電容Cl的一端接電阻R2的一端，電容C2的一端接電阻R2的另一端，電容Cl、電容C2的另一端接運(yùn)算放大器Ul的接地管腳、電阻R6的一端、三極管Ql的發(fā)射極及地，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端接電阻R3、電阻R4的一端，電阻R4的另一端接電阻R6的另一端輸出電流值I 一，運(yùn)算放大器Ul的輸出端通過電阻R5接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極輸出電流值I +，運(yùn)算放大器Ul的正電源管腳接電源Vcc。
【文檔編號】G05B19/042GK204215202SQ201420691022
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】楊碩, 劉翠翠, 陳會慶, 楊永明 申請人:中環(huán)天儀股份有限公司