一种变送信号线性转换为电流信号的电路的制作方法

1.本实用新型涉及电信号转换技术领域，尤其涉及一种变送信号线性转换为电流信号的电路。


背景技术：

2.信号变送器作为工业生产中常见的自动化仪器之一，其可采集工业现场被测主回路上的交流电压或交流电流信号，并将采集到的交流电压或交流电流信号转换成按线性比例输出的dc0～20ma或dc4～20ma恒流环标准信号，连续输送到其它控制系统(如计算机或显示仪表)进行监视与控制。考虑到现场实际环境与需要，变送器所需输出信号有多种要求。为了解决不同的需求，需要备存大量不同的表，增加了成本，同时存在堆积风险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种变送信号线性转换为电流信号的电路，通过拨码开关的切换，可以自主选择输入信号和输出信号。
4.本实用新型的目的是这样实现的：
5.一种变送信号线性转换为电流信号的电路，它包括电流源电路、电压基准电路、电压跟随电路、拨码开关切换电路和输出电路，电流源电路连接拨码开关切换电路，电压基准电路通过电压跟随电路连接拨码开关切换电路，拨码开关切换电路连接输出电路；所述电流源电路包括运算放大器u1b、驱动电阻r11、mos管q3和采样电阻r，拨码开关切换电路包括拨码开关a、b、c、d、e五路电路；运算放大器u1b的5号正极引脚连接拨码开关e和电阻r12；运算放大器u1b的6号负极引脚连接采样电阻r，采样电阻r由电阻r13、电阻r15、电阻r17以及拨码开关b、c组成，电阻r13、拨码开关b、电阻r15和电阻r17依次串联，拨码开关c和电阻r17并联；所述电压基准电路包括电压基准芯片u2、运算放大器ic2、驱动电阻r14、mos管q4和采样电阻r16，所述电压基准芯片u2连接电压跟随电路3，所述mos管q4与拨码开关d串联，拨码开关d经过电阻r7后与mos管q3连接；所述电压跟随电路包括运算放大器u3a、电阻r18、电阻r19、运算放大器u3b和电阻r20，运算放大器u3b的6号正极引脚连接拨码开关a，拨码开关a与拨码开关b并联；所述输出电路包括运算放大器u1a、驱动电阻r6、mos管q1和采样电阻r8，运算放大器u1a的2号负极引脚连接电阻r4，运算放大器u1a的3号正极引脚分别连接电阻r5和电阻r7。
6.进一步地，所述运算放大器u1b的5号正极引脚分别连接l2单项回路和拨码开关e，拨码开关e和电阻r12串联，拨码开关e还连接l3单项回路。
7.进一步地，所述运算放大器u3a的3号正极引脚连接运算放大器ic2的正极引脚和电压基准芯片u2。
8.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
9.本实用新型提供了一种变送信号线性转换为电流信号的电路，包括五路拨码开关，输出稳定，转换效率高，一台仪表实现多种信号切换功能的同时还能够有效减少库存，
避免库存堆积。
附图说明
10.图1为本实用新型的功能结构示意图。
11.图2为本实用新型的信号转换过程示意图。
12.图3为本实用新型的电路示意图。
13.其中：
14.电流源电路1、电压基准电路2、电压跟随电路3、拨码开关切换电路4、输出电路5。
具体实施方式
15.为更好地理解本实用新型的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本实用新型的技术方案的具体实施态样，其仅为本实用新型技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如a部件位于b部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。
16.实施例1：
17.参见图1-3，图1绘制了本实用新型的电路示意图。如图所示，本实用新型涉及的一种变送信号线性转换为电流信号的电路，它包括电流源电路1、电压基准电路2、电压跟随电路3、拨码开关切换电路4和输出电路5，电流源电路1连接拨码开关切换电路4，电压基准电路2通过电压跟随电路3连接拨码开关切换电路4，拨码开关切换电路4连接输出电路5。
18.所述电流源电路1包括运算放大器u1b、驱动电阻r11、mos管q3和采样电阻r，拨码开关切换电路4包括拨码开关a、b、c、d、e五路电路；运算放大器u1b的5号正极引脚分别连接l2单项回路和拨码开关e，拨码开关e和电阻r12串联，拨码开关e还连接l3单项回路；运算放大器u1b的6号负极引脚连接采样电阻r，采样电阻r由电阻r13、电阻r15、电阻r17以及拨码开关b、c组成，电阻r13、拨码开关b、电阻r15和电阻r17依次串联，拨码开关c和电阻r17并联；所述电流源电路1实现了电压到电流的转换，在输入固定不变的时候，通过拨码开关控制a、b、c可以改变i1电流值。
19.所述电压基准电路2包括电压基准芯片u2、运算放大器ic2、驱动电阻r14、mos管q4和采样电阻r16，所述电压基准芯片u2连接电压跟随电路3，所述mos管q4与拨码开关d串联，拨码开关d经过电阻r7后与mos管q3连接；所述电压基准电路2实现了基准电压到电流的转换，可得电流i2。
20.所述电压跟随电路3包括运算放大器u3a、电阻r18、电阻r19、运算放大器u3b和电阻r20，运算放大器u3a的3号正极引脚连接运算放大器ic2的正极引脚和电压基准芯片u2，运算放大器u3b的6号正极引脚连接拨码开关a，拨码开关a与拨码开关b并联。
21.所述输出电路5包括运算放大器u1a、驱动电阻r6、mos管q1和采样电阻r8，运算放大器u1a的2号负极引脚连接电阻r4，运算放大器u1a的3号正极引脚分别连接电阻r5和电阻r7，在运算放大器u1a的作用下，在电阻r4和电阻r5不变的情况下，输出电流i4可由电流i3控制，电流i3则可通过拨码开关a、b、c、d的切换实现输出电流的选择。
22.参见图3，电压基准芯片u2的基准电压为v2，根据运放输入虚短理论，电流i2如式
①
所示：
[0023][0024]
由图可知，运算放大器u3a的3号脚电压为v3，根据负反馈电路可得u3a的2号脚电压也为v3；根据电阻分压与u3b构成的负反馈电路，电压v3如式
②
所示：
[0025][0026]
运算放大器u1b的5号脚为v1，根据输入虚短理论，当拨码开关a断开时，电流i1如式
③
所示：
[0027][0028]
电阻r由电阻r13、电阻r15、电阻r17以及拨码开关b、c组成；拨码开关b、c改变r的具体大小。
[0029]
当拨码开关b断开，a闭合时，电流i1如式
④
所示：
[0030][0031]
根据节电电流定律可知，电流i3如式
⑤
所示：
[0032]
i3＝i1 i5
⑤
[0033]
因为电阻r4和电阻r5两端的电压相同，则输出电流i4如式
⑥
所示：
[0034][0035]
在本电路中，通过控制a、b、c、d、e五个拨码开关的开合实现任意变送信号线性转换成0-20ma/4-20ma输出。
[0036]
在本实例中，取r12＝r17＝r4＝250ω，r13＝800ω，r15＝200ω，r18＝20k，r19＝10k，v2＝3v，r16＝3k，代入上述公式可得输出电流i4。
[0037]
(1)4-20ma/1-5v线性转换为4-20ma
[0038]
以4-20ma输入为例说明，4-20ma信输入转换成4-20ma信号输出可通过闭合拨码开关e、b、c，断开拨码开关a、d实现，此时r＝r13 r15＝1k，i5＝0ma，i1＝i6；结合式(1)～(6)，可得输出电流i4如式
⑦
所示：
[0039][0040]
当输入信号为4ma时，v1＝4*250＝1v，代入式
⑦
，i4＝4ma；
[0041]
当输入信号为20ma时，v1＝20*250＝5v，代入式
⑦
，i4＝20ma；
[0042]
可知此时的电路是线性转换电路。
[0043]
(2)4-20ma/1-5v线性转换为0-20ma：
[0044]
以1-5v输入为例说明，1-5v信号输入转换成0-20ma信号输出可通过闭合拨码开关a，断开拨码开关b、c、d、e实现；结合式
①
～
⑥
，此时输出电流i4如式
⑧
所示：
[0045][0046]
当输入为1v时，v1＝1v，代入式
⑧
，i4＝0ma；
[0047]
当输入为3v时，v1＝3v，代入式
⑧
，i4＝10ma；
[0048]
当输入为5v时，v1＝5v，代入式
⑧
，i4＝20ma；
[0049]
同理，此时的电路也是线性转换电路。
[0050]
(3)0-20ma/0-5v线性转换成4-20ma：
[0051]
以0-20ma毫安输入为例说明，0-20ma信号输入转换成4-20ma信号输出可通过闭合拨码开关b、d、e，断开拨码开关a、c实现；此时r＝r13 r15 r17＝1.25k，结合式
①
～
⑥
，输出电流i4如式
⑨
所示：
[0052][0053]
当输入信号为0ma时，v1＝4*250＝0v，代入式
⑨
，i4＝4ma；
[0054]
当输入信号为10ma时，v1＝10*250＝2.5v，代入式
⑨
，i4＝12ma；
[0055]
当输入信号为20ma时，v1＝20*250＝5v，代入式
⑨
，i4＝20ma；
[0056]
同理，此时的电路是线性转换电路。
[0057]
综上可知，本电路通过控制a、b、c、d、e五个拨码开关的开闭，选择适合的参数，可以实现任意变送信号线性转换为0-20ma或者4-20ma信号输出。
[0058]
以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。