专利名称：低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压力变送器电路，具体涉及一种低功耗两线制4 20mA输出 压力变送器电路。适用于野外无市电供应的压力变送器控制系统和便携式或手持式压力仪表。
背景技术：
目前，通用的压力变送器所需供电范围为15 30VDC，标准供电为24VDC，而工 业自动化控制中有时压力变送器需安装在野外，在无市电供应的情况下要实现24VDC供 电显然是极其困难的，在此情形下只能选择蓄电池供电，工业用蓄电池的电压一般为9 12VDC，通用的压力变送器电路在此供电电压下不能正常工作，或者仅能正常工作很短的一 段时间后就因为电池电压的下降而不能正常工作。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供具有4 15VDC 工作电源范围、测量精度高的低功耗两线制4 20mA输出压力变送器电路。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该低功耗两线制4 20mA输出 压力变送器电路包括恒流源电路、基准电压源、信号处理单元、反向和过压保护，其特征在 于设置零位调节电路、满度调节电路、v/ 转换电路，外部4 15VDC电源连接反向和过压 保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传 感器，为传感器提供恒定工作电流，传感器与信号处理单元连接，使信号进入信号单元处理 得到标准电压信号，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连 接，通过零位和满度调节电路的调节作用，最后经过V/I转换电路得到4 20mA电流，电源 4 15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连，提供工作电压。零位调节电路包括运算放大器U2B、电阻R5 R7、调零电位器W1，电阻R5的一端 接电阻R1、R2，R5的另一端接调零电位器Wl的一端，调零电位器Wl的另一端接电阻R6的 一端，电阻R6的另一端接地，调零电位器Wl的滑动端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端 接运算放大器U2B的6脚，通过调节调零电位器Wl使零位输出为4mA。其中运算放大器采 用微功耗双运算放大器TLC2252和低功耗双运算放大器0PA2342。满度调节电路包括运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电 阻Rll和调满度电位器W2，运算放大器U2B的6脚接电阻R8、R11和电阻R8的另一端接运 算放大器U2B的7脚，调满度电位器W2的一端和滑动端短接并接电阻Rll的另一端，调满 度电位器W2的另一端接电阻R9、RlO和电阻R9的两端分别接运算放大器U2B的7脚和运 算放大器U3A的2脚，电阻RlO的两端分别接运算放大器U3A的1脚和2脚，通过调满度电 位器W2使满度输出为20mA。其中运算放大器采用低功耗双运算放大器0PA2342。V/I转换电路包括运算放大器U3B、三极管Q1、稳压二极管D3、电阻R13、电阻R14、 电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6和电容C7，电阻R13的两端分别接运算放大器U3B的5脚和电源负lout，电阻R14的两端分别接运算放大器U3B的6脚和地，电阻R15的两端分 别接运算放大器U3B的7脚和三极管Ql的基极，电阻R16的两端分别接地线和电源负极 lout,电阻R17的两端分别接地线和三极管Ql的发射极，稳压二极管D3的正极接地线，稳 压二极管D3的负极接三极管Ql的基极，三极管Ql的集电极接基准电压源芯片Ul的2脚， 将电压信号转换为电流信号。所述恒流源电路主要由运算放大器、电阻和稳压二极管组成，其作用是提供传感 器工作需要的恒定电流，其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252，稳压二极管采 用LM385-1. 2V稳压二极管。所述反向和过压保护采用二极管1N4148和稳压管SMBJ16A，基准电压源提供运算 放大器工作所需的基准电压，基准电压源采用REF196芯片，此芯片可提供3. 3VDC基准电压。所述信号处理单元主要由运算放大器、电阻和电容组成，作用是将传感器得到的 毫伏级电压信号转换为伏级电压信号，其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252 和低功耗双运算放大器0PA2342。与现有技术相比，本实用新型的低功耗两线制4 20mA输出压力变送器电路所具 有的有益效果是电路采用分立元件代替集成电路，既降低了成本，又增加了对电源的适应 能力，基于此电路的压力变送器供电可低至4VDC，在4 15VDC范围内均可正常工作，精度 可达到0. 5 %以内，特别适合于野外无市电供应的压力变送器控制系统和便携式或手持式 压力仪表，将压力传感器的信号调理转换成4 20mADC工业标准信号传送给后续模拟量输 入电路，从而完成工业过程压力自动化控制。
图1是本实用新型电路原理方框图。图2是本实用新型电路原理图。其中Ul为REF196基准电压源U2A、U2B为TLC2252双运算放大器U3A、U3B为 0PA2342双运算放大器R1-R17电阻C1-C7电容Wl调零电位器W2调满度电位器Ql三极管 Dl 二极管D2-D4稳压二极管图1 2是本实用新型的最佳实施例，
以下结合附图1 2对本实用新型做进一 步说明
具体实施方式
参照附图1 2 本实用新型主要由基准电压源、恒流源电路、信号处理单元、零位 调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，反向和过压保护电路组成。设置零位调节电路、满 度调节电路、V/I转换电路，外部4 15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连 接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，传感器与信号处理 单元连接，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接得到4 20mA,电源4 15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连。基准电 压源采用REF196芯片，此芯片可提供3. 3VDC基准电压，恒流源电路由运算放大器U2A、电 阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D4构成，恒流源电路为传感器提供恒定工作电流；信号处理单元主要由运算放大器、电阻和电容组成，作用是将传感器得到的毫伏级电压 信号转换为伏级电压信号，其中运算放大器采用微功耗双运算放大器TLC2252和低功耗双 运算放大器0PA2342 ；零位调节电路由运算放大器U2B、电阻R5、电阻R6、电阻R7、调零电位 器Wl构成，通过调节调零电位器使零位输出为4mA ；满度调节电路由运算放大器U2B、运算 放大器U3A、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、电阻Rl 1、调满度电位器W2构成，通过调节满度电 位器使满度输出为20mA ;V/I转换电路由运算放大器U3B、三极管Q1、稳压二极管D3、电阻 R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6、电容C7构成，将电压信号转换为电流 信号；反向和过压保护电路为二极管1N4148和稳压管SMBJ16A，二极管1N4148为电源反向 保护，当电源电压反向时，由于二极管的单向导电性使得二极管处于截止状态，避高于额定 值上限时，利用稳压管的反向击穿稳压的原理使供电电压稳定在额定值上，从而免了电源 反向对电路的损坏，从而起到反向保护作用，稳压管SMBJ16A为电源过压保护，当电源电压 起到过压保护作用。工作过程如下恒流源电路的IN+、IN-分别接传感器的供电正、负极，传感器的输出信号OUT+、 OUT-分别输入U3A的3脚、U2B的5脚，传感器电压信号经过信号处理单元得到标准电压信 号，电压信号经过V/I转换电路变为电流信号，通过零位调节电路中调零电位器Wl和满度 调节电路中调满度电位器W2的调整使输出为4 20mA。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式 的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同 变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实 质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保 护范围。
权利要求低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路包括恒流源电路、基准电压源、信号处理单元、反向和过压保护，其特征在于设置零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，外部4～15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，传感器与信号处理单元连接，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接得到4～20mA电流，电源4～15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的低功耗两线制4 20mA输出压力变送器电路，其特征在于 零位调节电路包括运算放大器U2B、电阻R5 R7、调零电位器Wl，电阻R5的一端接电阻Rl、 R2，R5的另一端接调零电位器Wl的一端，调零电位器Wl的另一端接电阻R6的一端，电阻 R6的另一端接地，调零电位器Wl的滑动端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接运算放大 器U2B的6脚，通过调节调零电位器Wl使零位输出为4mA。
3.根据权利要求1所述的低功耗两线制4 20mA输出压力变送器电路，其特征在于 满度调节电路包括运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、电阻Rl 1和 调满度电位器W2，运算放大器U2B的6脚接电阻R8、R11和电阻R8的另一端接运算放大器 U2B的7脚，调满度电位器W2的一端和滑动端短接并接电阻Rll的另一端，调满度电位器W2 的另一端接电阻R9、R10和电阻R9的两端分别接运算放大器U2B的7脚和运算放大器U3A 的2脚，电阻RlO的两端分别接运算放大器U3A的1脚和2脚，通过调满度电位器W2使满 度输出为20mA。
4.根据权利要求1所述的低功耗两线制4 20mA输出压力变送器电路，其特征在于 V/I转换电路包括运算放大器U3B、三极管Q1、稳压二极管D3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、 电阻R16、电阻R17、电容C6和电容C7，电阻R13的两端分别接运算放大器U3B的5脚和电 源负lout，电阻R14的两端分别接运算放大器U3B的6脚和地，电阻R15的两端分别接运算 放大器U3B的7脚和三极管Ql的基极，电阻R16的两端分别接地线和电源负极lout，电阻 R17的两端分别接地线和三极管Ql的发射极，稳压二极管D3的正极接地线，稳压二极管D3 的负极接三极管Ql的基极，三极管Ql的集电极接基准电压源芯片Ul的2脚，将电压信号 转换为电流信号。
专利摘要低功耗两线制4～20mA输出压力变送器电路，适用于野外无市电供应的压力变送器控制系统和便携式或手持式压力仪表。包括恒流源电路、基准电压源、信号处理单元、反向和过压保护，其特征在于设置零位调节电路、满度调节电路、V/I转换电路，外部4～15VDC电源连接反向和过压保护，反向和过压保护连接基准电压源，基准电压源与恒流源电路相连，恒流源电路连接传感器，传感器与信号处理单元连接，信号处理单元分别与零位调节电路、满度调节电路和V/I转换电路连接得到4～20mA电流，电源4～15VDC与V/I转换电路相连，基准电压源还与信号处理单元相连。成本低、供电可低至4VDC，精度可达到0.5％以内。
文档编号G01L9/00GK201622146SQ20102013290
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者刁国荣, 周秀成, 王惜方 申请人:淄博飞雁先行测控技术有限公司