一种具有高性能电流信号输出电路的固态软启动装置的制作方法

1.本实用新型涉及软启动技术领域，具体是一种具有高性能电流信号输出电路的固态软启动装置。


背景技术：

2.目前有的固态软启动装置不带4-20ma电流输出信号，需要另外配置电流信号转换模块进行电流信号转成本较高，部分固态软启动装置中电流转化信号转换电路，电流信号输出精度不高、稳定性差、无有效隔离、信号驱动能力低等问题，已经不能满足固态软启动装置在现场的高质量可靠运行要求。


技术实现要素：

3.本实用新型为了克服目前大多数固态软启动装置电流信号输出精度不高、稳定性差、无有效隔离、信号驱动能力低等问题，针对固态软启动装置电流信号转换电路进行设计改进，以提高固态软启动装置电流信号输出精度和稳定性。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种具有高性能电流信号输出电路的固态软启动装置，包括电流信号采集模块、电流信号处理模块和电流信号转换模块，所述电流信号转换电路由光耦隔离电路、d/a变换电路、低通滤波电路、电压、电流转换电路、保护电路和电源构成；
6.光耦隔离电路由pwm信号输入端、光电耦合器u2、限流电阻r1组成，mcu产生的pwm信号正极与光电耦合器u2的2脚一个输入端相连，pwm信号负极与电源地gnd1相连，光电耦合器u2的1脚与电阻r1的一端连接，电阻r1另一端接电源 5v，光电耦合器u2的3脚接与电阻r3的一端相连，r3的另一端接电源 5v，光电耦合器u2的4脚通过电阻r2接到gnd2；
7.d/a变换电路由电阻r2，电阻r3，电阻r4，三极管q1和三端稳压器u1组成，三极管q1的1脚与电阻r4的一端及三端稳压器u1的1脚和2脚相连，电阻r4的另一端与电阻r3相连后再与电源 5v相连，三极管q1的2脚与光电耦合器u2的4脚及电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端与gnd2相连，光电耦合器u2另一输出脚3脚通过电阻r3接电源 5v，三端稳压器u1的3脚与gnd2相连；
8.低通滤波电路由电阻r5，电阻r6，电容c1，电容c2组成二阶rc滤波电路，其中，电阻r5的一端与三端稳压器u1的1、2脚相连，另一端与电阻r6和电容c1的一端相连，电阻r6的另一端与电容c2的一端和电阻r7、r9相连，电容c1和c2的另一端都与gnd2相连；
9.电流转换电路由电阻r7，电阻r8，电阻r9，电阻r10，电阻r11，电阻r12，电阻r13，电容c3，电容c4，运算放大器u3，三极管q2，4-20ma信号输出端和电源组成，其中，电阻r7的一端与电容c2、电容c3及电阻r9相连，另一端与gnd2相连，电阻r9的另一端与电阻r8和r10相连，电阻r8的另一端连接电源 5v，电阻r10另一端与gnd2相连，运算放大器u3正负电源输入端分别连接电源 5v和电源－5v，运算放大器u3的正向输入端1脚与电阻r7，电阻r9和电容c3相连接，运算放大器u3的负向输入端2脚与电容c3的另一端及电阻r12和电容c4的一端相
连接，运算放大器u3的输出端3脚通过电阻r11连接到三极管q2的2脚，三极管q2的1脚与4-20ma信号输出端负极相连，4-20ma信号输出端正极连接电源24v，三极管q2的3脚与电阻r13的一端，以及电阻r12、电容c4并联后的一端相连，电阻r13的另一端与gnd2相连。
10.作为本实用新型再进一步的方案：所述运算放大器u3和三极管q2组成电流转换电路。
11.作为本实用新型再进一步的方案：所述电阻r12，电阻r13和电容c4组成反馈电路。
12.作为本实用新型再进一步的方案：所述电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10组成补偿电路。
13.作为本实用新型再进一步的方案：在4-20ma信号输出端正负极之间，还并联有电容c5和二极管d1。
14.所述三端稳压器u1的型号为tl431。
15.作为本实用新型再进一步的方案：所述光电耦合器u2的型号为4n25。
16.作为本实用新型再进一步的方案：所述运算放大器u3的型号为lm321。
17.作为本实用新型再进一步的方案：所述三极管q1为npn三极管。
18.作为本实用新型再进一步的方案：所述三极管q2为npn三极管。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用光电耦合器进行光电隔离有效保护了mcu相关电路，二阶低通滤波电路，降低了信号干扰度，通过带用带有基准补偿的负反馈电流变换电路，以及输出保护电路，得到了高精度、高稳定性的，具有较强带载能力的4-20ma电流信号，使得固态软启动装置具有高性能电流信号输出。
附图说明
20.图1为本实用新型的装置电机电流信号处理框图。
21.图2为本实用新型的装置电机电流信号转换部分的详细电路图。
具体实施方式
22.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。
23.实施例1：请参阅图1-2，一种具有高性能电流信号输出电路的固态软启动装置，包括电流信号采集模块、电流信号处理模块和电流信号转换模块，所述电流信号转换电路由光耦隔离电路、d/a变换电路、低通滤波电路、电压、电流转换电路、保护电路和电源构成。
24.其中，光耦隔离电路由pwm信号输入端、光电耦合器u2、限流电阻r1组成，mcu产生的pwm信号正极与光电耦合器u2的2脚一个输入端相连，pwm信号负极与电源地gnd1相连。光电耦合器u2的1脚与电阻r1的一端连接，电阻r1另一端接电源 5v，电阻r1为限流的作用，防止电路导通时电流过大烧毁光电耦合器u2的输入端。r1电阻的大小可随电源电压调整。光电耦合器u2的3脚接与电阻r3的一端相连，r3的另一端接电源 5v，光电耦合器u2的4脚通过电阻r2接到gnd2。
25.d/a变换电路由电阻r2，电阻r3，电阻r4，三极管q1和三端稳压器u1组成，三极管q1
的1脚与电阻r4的一端及三端稳压器u1的1脚和2脚相连，电阻r4的另一端与电阻r3相连后再与电源 5v相连。电阻r4是限流作用，当电路导通时，防止通过三极管q1上的电流过大。三极管q1的2脚与光电耦合器u2的4脚及电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端与gnd2相连。光电耦合器u2另一输出脚3脚通过电阻r3接电源 5v。电阻r2、r3是分压的作用，通过电阻值的大小调节施加到三极管q1的2脚上的电压。三端稳压器u1的3脚与gnd2相连。电路中三端稳压器u1的作用为提高转换后波形电压的稳定度，提高转换精度。
26.低通滤波电路由电阻r5，电阻r6，电容c1，电容c2组成二阶rc滤波电路。其中，电阻r5的一端与三端稳压器u1的1、2脚相连，另一端与电阻r6和电容c1的一端相连。电阻r6的另一端与电容c2的一端和电阻r7、r9相连。电容c1和c2的另一端都与gnd2相连。滤波电路通过调节电阻r5、r6，电容c1、c2的值在保证滤波性能的前提下提高滤波电路瞬态响应性能，进一步提高电路的精度。
27.电流转换电路由电阻r7，电阻r8，电阻r9，电阻r10，电阻r11，电阻r12，电阻r13，电容c3，电容c4，运算放大器u3，三极管q2，4-20ma信号输出端和电源组成。其中，电阻r7的一端与电容c2、电容c3及电阻r9相连，另一端与gnd2相连。电阻r9的另一端与电阻r8和r10相连，电阻r8的另一端连接电源 5v，电阻r10另一端与gnd2相连。运算放大器u3正负电源输入端分别连接电源 5v和电源－5v，运算放大器u3的正向输入端1脚与电阻r7，电阻r9和电容c3相连接。运算放大器u3的负向输入端2脚与电容c3的另一端及电阻r12和电容c4的一端相连接。运算放大器u3的输出端3脚通过电阻r11连接到三极管q2的2脚。三极管q2的1脚与4-20ma信号输出端负极相连，4-20ma信号输出端正极连接电源24v。三极管q2的3脚与电阻r13的一端，以及电阻r12、电容c4并联后的一端相连。电阻r13的另一端与gnd2相连。其中，运算放大器u3和三极管q2组成电流转换电路将滤波输出的电压转换成相对应的电流信号。电阻r12，电阻r13和电容c4组成反馈电路，更进一步提高电流转化的精度。电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10组成补偿电路，在前端电压信号为零时提供基准电压使得后端维持4ma的输出。
28.实施例2，在实施例1的基础上，在4-20ma信号输出端正负极之间，还并联有电容c5和二极管d1。电容c5和二极管d1用来保护三极管q2，同时c2还可以防止三极管q2发生振荡。
29.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
30.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。