專利名稱：一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及信號傳輸電路，具體來講是涉及一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路。
背景技術(shù)：
在工業(yè)現(xiàn)場，用一個儀表放大器來完成信號的調(diào)理并進行長線傳輸，會產(chǎn)生以下問題第一，由于傳輸?shù)男盘柺请妷盒盘?，傳輸線會受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會產(chǎn)生電壓降；第三，在工業(yè)現(xiàn)場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。因為電流對噪聲并不敏感，目前，越來越多的信號傳輸電路采用電流來傳輸信號， 4 20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于 20mA的信號用于各種故障的報警?，F(xiàn)有技術(shù)中，電流環(huán)輸出電路往往設(shè)置有一個正極和一個負極，在相應(yīng)位置分別設(shè)置有正極和負極的標(biāo)示以便于接線，一旦因為長時間磨損正極和負極的標(biāo)示模糊不清以及沒注意觀察將線路接反，就會對整個電流環(huán)回路的各元器件造成損壞，從而造成經(jīng)濟損失；更影響到電流環(huán)輸出電路的正常使用。而主控電路往往通過其內(nèi)部的電源供電，因此內(nèi)部電源消耗很快，需要經(jīng)常進行電源補充，比較耗費人的精力和體力。另外，電流環(huán)回路的異常信號還會對主控電路造成干擾和破壞。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種二線制4_20mA電流環(huán)輸出電路，通過在電流環(huán)輸出電路中設(shè)置保護電路、能量獲取/磁電隔離電路、極性自動調(diào)整電路或極性保護電路， 來避免異常信號對主控電路造成干擾和破壞，為主控電路提供電源，使主控電路與電流環(huán)回路隔離，避免正極、負極接反造成的整個電流環(huán)回路中各元器件損壞。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種二線制4_20mA電流環(huán)輸出電路，包括主控電路、光電隔離電路、DAC電路和電流調(diào)制電路，所述主控電路的輸出端連接光電隔離電路相應(yīng)的輸入端，所述光電隔離電路的輸出端連接DAC電路的輸入端，DAC電路的輸出端連接電流調(diào)制電路的輸入端；其特征在于，所述電流調(diào)制電路還設(shè)置有另外兩個端口，其中一個端口連接一保護電路的第一端口，另一個端口連接一能量獲取/磁電隔離電路的一個端口 ；所述保護電路設(shè)置有第一端口、第二端口、第三端口、第四端口共四個端口 ；所述保護電路設(shè)置的第四端口與能量獲取/磁電隔離電路設(shè)置的另一個端口相連接；所述能量獲取/磁電隔離電路還設(shè)置有一供電輸出端，所述供電輸出端分別與主控電路的電源輸入端和光電隔離電路的電源輸入端連接； 所述保護電路的第二端口和第三端口通過極性自動調(diào)整電路或極性保護電路分別連接電流環(huán)輸出電路的正極和負極。[0012]其中所述主控電路的輸出端與光電隔離電路相應(yīng)的輸入端之間至少連接有一路信號傳輸線。所述保護電路包括一自恢復(fù)保險絲和一過壓保護元件，所述自恢復(fù)保險絲的一端與過壓保護元件的一端相連接，該連接端形成所述保護電路的第一端口 ；所述自恢復(fù)保險絲的另一端為所述保護電路的第二端口，所述過壓保護元件的另一端連接兩個端口，分別為所述保護電路的第三端口和第四端口。所述極性自動調(diào)整電路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述二極管Dl的正極連接二極管D2的負極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第一端口 ；二極管Dl的負極連接二極管D3的負極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第二端口 ；二極管D2的正極連接二極管D4的正極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第三端口 ；二極管D4的負極連接二極管D3的正極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第四端口 ；其中保護電路的第二端口連接極性自動調(diào)整電路第二端口，極性自動調(diào)整電路的第一端口連接電流環(huán)輸出電路的正極，極性自動調(diào)整電路的第三端口連接保護電路的第三端口，極性自動調(diào)整電路的第四端口連接電流環(huán)輸出電路的負極。若采用極性保護電路代替極性自動調(diào)整電路，則所述極性保護電路包括一個二極管D5，所述二極管D5的正極連接電流環(huán)輸出電路的正極，所述二極管D5的負極連接保護電路的第二端口，所述保護電路的第三端口連接電流環(huán)輸出電路的負極。本實用新型的有益效果是，能量獲取/磁電隔離電路的設(shè)置使電流環(huán)回路能夠獲取適量電能給光電隔離電路和主控電路提供電源，同時也使主控電路與電流環(huán)回路隔離，避免電流環(huán)回路的異常信號對主控電路造成干擾和破壞；保護電路的設(shè)置使電流環(huán)回路的電壓能夠位于一個安全的電壓范圍內(nèi)，避免異常情況對電流環(huán)回路各元器件造成損壞；極性自動調(diào)整電路或極性保護電路的設(shè)置避免因誤接正極、負極對電流環(huán)回路各元器件造成損壞。

圖1為本實用新型一種二線制4_20mA電流環(huán)輸出電路設(shè)置極性自動調(diào)整電路時的電路連接示意圖。圖2為本實用新型一種二線制4_20mA電流環(huán)輸出電路設(shè)置極性保護電路時的電路連接示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。參見圖1、圖2，一種二線制4_20mA電流環(huán)輸出電路，包括主控電路1、光電隔離電路2、DAC電路3 (DAC即Digital Audio Compress的簡稱，中文譯為“數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換”)和電流調(diào)制電路4，所述主控電路1的輸出端Ia通過至少一路信號傳輸線與光電隔離電路2相應(yīng)的輸入端加連接，所述光電隔離電路2的輸出端2b連接DAC電路3的輸入端3a，DAC電路3的輸出端北連接電流調(diào)制電路4的輸入端如。本實用新型的特征在于，所述電流調(diào)制電路4還設(shè)置有另外兩個端口，其中一個端口 4b連接一保護電路5的第一端口 5a，另一個端口如連接一能量獲取/磁電隔離電路 6的一個端口 6a ；而所述保護電路5包括一自恢復(fù)保險絲5-1和一過壓保護元件5-2，所述自恢復(fù)保險絲5-1的一端與過壓保護元件5-2的一端相連接，該連接端形成所述保護電路5的第一端口 fe ；所述自恢復(fù)保險絲5-1的另一端為所述保護電路5的第二端口 5b，所述過壓保護元件5-2的另一端連接兩個端口，分別為所述保護電路的第三端口 5c和第四端口 5d。其中，所述保護電路5設(shè)置的第四端口 5d與能量獲取/磁電隔離電路6設(shè)置的另一個端口 6b相連接；所述能量獲取/磁電隔離電路6還設(shè)置有一供電輸出端6c，所述供電輸出端6c分別與主控電路1的電源輸入端Ib和光電隔離電路2的電源輸入端2c連接；所述保護電路5的第二端口恥和第三端口 5c可以通過極性自動調(diào)整電路7分別連接電流環(huán)輸出電路的正極Iin和負極lout。此時，所述極性自動調(diào)整電路7包括二極管 D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述二極管Dl的正極連接二極管D2的負極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第一端口 7a; 二極管Dl的負極連接二極管D3的負極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第二端口 7b ； 二極管D2的正極連接二極管D4的正極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第三端口 7c ；二極管D4的負極連接二極管D3的正極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第四端口 7d;其中保護電路5的第二端口恥連接極性自動調(diào)整電路7第二端口 7b，極性自動調(diào)整電路7的第一端口 7a連接電流環(huán)輸出電路的正極Iin， 極性自動調(diào)整電路7的第三端口 7c連接保護電路5的第三端口 5c，極性自動調(diào)整電路7的第四端口 7d連接電流環(huán)輸出電路的負極lout。所述保護電路5的第二端口恥和第三端口 5c還可以通過極性保護電路8分別連接電流環(huán)輸出電路的正極Iin和負極lout。此時，所述極性保護電路8包括一個二極管D5， 所述二極管D5的正極8a連接電流環(huán)輸出電路的正極Iin，所述二極管D5的負極8b連接保護電路5的第二端口恥，所述保護電路5的第三端口 5c連接電流環(huán)輸出電路的負極lout。本實用新型的工作原理如下1、光電隔離電路把主控電路傳送過來的對應(yīng)電流大小的數(shù)字量信號通過其光電耦合器傳輸給后級的DAC電路。2、DAC電路把上級光電隔離電路傳過來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的模擬電
平信號。3、電流調(diào)制電路把上級DAC電路產(chǎn)生的對應(yīng)電流大小的模擬電平信號變換成與之對應(yīng)的4-20mA電流信號。4、能量獲取/磁電隔離電路從電流環(huán)回路獲取適量電能以給光電隔離電路和主控電路提供電源，同時也起到隔離主控電路和電流環(huán)回路的作用。5、保護電路由一個自恢復(fù)保險絲和一個過壓保護元件組成。當(dāng)電流環(huán)回路電壓超過規(guī)定上限值時，過壓保護元件動作把該回路兩端電壓鉗位在一個安全電壓范圍內(nèi)， 同時使該回路電流增大，當(dāng)該回路由于某種原因電流超過一定值時保險絲動作，把回路電流限制在一個安全范圍值內(nèi)。當(dāng)上述異常情況恢復(fù)正常后，保險絲和過壓保護元件也都恢復(fù)到不動作的的常態(tài)，從而保護了電流環(huán)回路各元器件不受損壞。6、極性自動調(diào)整電路參見圖1，由4個二極管(D1-D4)組成，該電路能自動調(diào)整回路電流方向，這樣即使接線時極性接反了電路也能正常工作。不但有效防止線路反接導(dǎo)致的損壞，而且還方便了接線。7、極性保護電路參見圖2，由一個二極管D5組成。當(dāng)線路接線正確時，電流方向為從Iin到Iout 二極管正向?qū)ǎ娏鳝h(huán)回路暢通，當(dāng)線路接反時，由于二極管的反向截止特性，電流環(huán)回路不通、呈高阻狀態(tài)。從而有效地防止接線錯誤導(dǎo)致電路損壞。本實用新型具有以下優(yōu)點1、從電流環(huán)回路獲取能量給主控電路供電，減少主控電路內(nèi)部電池消耗。2、本電路實現(xiàn)了與主控電路信號和電源的雙重隔離，可承受DC1000V或更高電壓，避免了電流環(huán)回路的異常信號對主控電路的干擾和破壞。3、具有完善的保護功能，能有效的防止因線路過流過壓和接反造成的損壞，即使線路接反了電路也能正常工作。4、穩(wěn)定可靠地輸出4_20mA電流信號。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路，包括主控電路、光電隔離電路、DAC電路和電流調(diào)制電路，所述主控電路的輸出端連接光電隔離電路相應(yīng)的輸入端，所述光電隔離電路的輸出端連接DAC電路的輸入端，DAC電路的輸出端連接電流調(diào)制電路的輸入端；其特征在于，所述電流調(diào)制電路還設(shè)置有另外兩個端口，其中一個端口連接一保護電路的第一端口，另一個端口連接一能量獲取/磁電隔離電路的一個端口 ；所述保護電路設(shè)置有第一端口、第二端口、第三端口、第四端口共四個端口 ；所述保護電路設(shè)置的第四端口與能量獲取/磁電隔離電路設(shè)置的另一個端口相連接；所述能量獲取/磁電隔離電路還設(shè)置有一供電輸出端，所述供電輸出端分別與主控電路的電源輸入端和光電隔離電路的電源輸入端連接；所述保護電路的第二端口和第三端口通過極性自動調(diào)整電路或極性保護電路分別連接電流環(huán)輸出電路的正極和負極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路，其特征在于，所述主控電路的輸出端與光電隔離電路相應(yīng)的輸入端之間至少連接有一路信號傳輸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路，其特征在于，所述保護電路包括一自恢復(fù)保險絲和一過壓保護元件，所述自恢復(fù)保險絲的一端與過壓保護元件的一端相連接，該連接端形成所述保護電路的第一端口 ；所述自恢復(fù)保險絲的另一端為所述保護電路的第二端口，所述過壓保護元件的另一端連接兩個端口，分別為所述保護電路的第三端口和第四端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路，其特征在于，所述極性自動調(diào)整電路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述二極管Dl的正極連接二極管D2的負極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第一端口 ；二極管Dl的負極連接二極管D3的負極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第二端口 ；二極管D2的正極連接二極管D4的正極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第三端口 ；二極管D4的負極連接二極管D3的正極，該連接端形成極性自動調(diào)整電路的第四端口 ；其中保護電路的第二端口連接極性自動調(diào)整電路第二端口，極性自動調(diào)整電路的第一端口連接電流環(huán)輸出電路的正極，極性自動調(diào)整電路的第三端口連接保護電路的第三端口，極性自動調(diào)整電路的第四端口連接電流環(huán)輸出電路的負極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路，其特征在于，所述極性保護電路包括一個二極管D5，所述二極管D5的正極連接電流環(huán)輸出電路的正極，所述二極管D5的負極連接保護電路的第二端口，所述保護電路的第三端口連接電流環(huán)輸出電路的負極。
專利摘要一種二線制4-20mA電流環(huán)輸出電路，包括主控電路、光電隔離電路、DAC電路、電流調(diào)制電路。電流調(diào)制電路有一端口連接一保護電路第一端口，還有一端口連接一能量獲取/磁電隔離電路一端口；保護電路第四端口與能量獲取/磁電隔離電路另一端口連接；能量獲取/磁電隔離電路的供電輸出端連接主控電路和光電隔離電路的電源輸入端；保護電路第二、三端口通過極性自動調(diào)整電路或極性保護電路分別連接電流環(huán)輸出電路的正極和負極。本實用新型通過能量獲取/磁電隔離電路給光電隔離電路和主控電路提供電源，并形成隔離，避免異常信號對主控電路造成干擾和破壞；保護電路與極性自動調(diào)整電路或極性保護電路使電流環(huán)回路各元器件避免損壞。
文檔編號H03M1/66GK202172398SQ20112022446
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者石教加, 蘇林波, 魯金祥 申請人:上海羅托克自動化儀表有限公司