三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各電力和工業(yè)自動化控制設(shè)備中，主要在一些傳感器的變送輸出電路中應(yīng)用特別廣泛。通過此電路，根據(jù)后端控制設(shè)備的需求，只要設(shè)定四種撥動開關(guān)的位置狀態(tài)就可以輸出所對應(yīng)所需求的模擬量，而不需要去更換整個變送器或者傳感器設(shè)備，輕松實現(xiàn)模擬信號之間的轉(zhuǎn)化。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]在自動化控制系統(tǒng)中，控制器接收的傳感器的信號都是通過一些標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號進(jìn)行傳輸?shù)?。?biāo)準(zhǔn)模擬信號一般有四種如:4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V等這些模擬信號。傳感器將一些物理信號轉(zhuǎn)化為這些標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號后與控制電路的輸入信號相匹配才能得到有效的控制。變送器模塊可以將這些物理量轉(zhuǎn)化為控制器所需要的信號，但是，一般的變送器模塊都是將固定的輸入和輸出信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化。如果需要不同的模擬量信號的時候，只有更換新的變送器模塊，操作復(fù)雜且不方便。在變送器模塊中使用本發(fā)明所提供的電路就可以很快的實現(xiàn)四種模擬信號的切換，而不用更換這個變送器模塊，這樣就可以不用接線或者更換模塊方便的實現(xiàn)四種模擬信號之間的切換，輕松地實現(xiàn)傳感器與控制器之間模擬量信號的匹配，將變送器輸出的信號準(zhǔn)確的傳遞給控制系統(tǒng)。成本低，操作簡單方便。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，此電路由加法器電路、信號調(diào)零電路和輸出匹配電路三部分組成而且4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V四種模擬信號可以通過組態(tài)開關(guān)的匹配來輸出，此電路應(yīng)用在變送器模塊中使得信號的切換更加方便，操作簡單。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是:一種三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，由加法器電路、信號調(diào)零電路和輸出匹配電路三部分組成。其特征在于:4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V四種模擬信號可以通過組態(tài)開關(guān)的匹配來輸出；三種運(yùn)放都為雙極性運(yùn)放；調(diào)零電路由電壓跟隨器和兩個穩(wěn)壓電路組成；輸出信號的零點和量程可以通過電位計進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出。
[0007]該電路的工作原理為調(diào)零電路部分中，穩(wěn)壓基準(zhǔn)U4、U5與電阻R13、R22分別組成正向和負(fù)向的基準(zhǔn)源電路，使得電位計RP2的中點電壓為零，運(yùn)放U2自身連接組成一個電壓跟隨器電路，將偏置電壓跟隨輸出并且疊加到加法器電路中的運(yùn)放Ul的正端。加法器電路是由電阻R1、R3、R5、R14和運(yùn)放Ul組成。信號從Vin+輸入后與調(diào)零偏置電壓進(jìn)行加法疊加運(yùn)算后，其輸出電壓可以通過電阻R6、電阻R2和電位計RPl進(jìn)行量程調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后的電壓傳輸至輸出匹配電路。輸出匹配電路由運(yùn)放U3、匹配電阻R4和R7、反饋電路部分構(gòu)成。反饋電路分成三部分，分別是一個電流串聯(lián)負(fù)反饋支路和兩個電壓串聯(lián)負(fù)反饋支路。電流串聯(lián)負(fù)反饋支路是由匹配電阻R17、R18和R16組成的；第一個電壓串聯(lián)負(fù)反饋支路是由匹配電阻R8、R9和R12組成的；第二個電壓串聯(lián)負(fù)反饋支路是由匹配電阻R10、R11和R12組成的；輸出信號通過旁路電容C2進(jìn)行濾波后輸出，其帶負(fù)載能力即為運(yùn)放U3的輸出帶負(fù)載能力。0+與O-為信號輸出端，可以接至其天它電路或者控制器輸入端。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(1)該電路的使用可實現(xiàn)多種模擬信號之間通過開關(guān)狀態(tài)來進(jìn)行切換，設(shè)計簡單，操作方便；
(2)調(diào)零電路和匹配電路可以對輸出信號的零點和量程分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠適用于不同模擬信號等級的輸入設(shè)備中。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1是本發(fā)明電路原理圖
【具體實施方式】。
[0010]如圖1所示設(shè)計電路，前端傳感器采集的信號處理后即為輸入信號Vin+，將傳感器的滿量程輸出電壓調(diào)整到200mV時，即可以使用圖示電阻值來進(jìn)行匹配；
當(dāng)輸出端需要0-20mA電流輸出時，此時不需要輸出調(diào)零偏置電路，S4閉合，旁路電阻R14接到地，可以作為加法器電路的接地電阻。電壓信號通過輸出匹配電路匹配后可以直接輸出。輸出電路中需要電流串聯(lián)負(fù)反饋，所以S1、S2和S5都要斷開，S3斷開。R16、R17和R18三個電阻的并聯(lián)來匹配輸出電流的量程。
[0011]當(dāng)輸出端需要4-20mA的電流輸出時，此時要加入輸出調(diào)零偏置電路，S4斷開，調(diào)整RP2到固定的偏置電壓，通過電壓跟隨器后，將偏置電壓疊加到加法器電路中。將加法器運(yùn)算后的電壓傳遞到輸出匹配電路中進(jìn)行輸出。輸出電路中需要電流串聯(lián)負(fù)反饋，所以S1、S2和S5都要斷開，因為輸出量程發(fā)生了變化，所以S3要閉合，將輸出電流的量程增大至所要輸出電流，其電流的大小還是可以通過RPl進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
[0012]當(dāng)輸出端需要0-5V的電壓輸出時，此時不需要輸出調(diào)零偏置電路，S4閉合，旁路電阻R14接到地，可以作為加法器電路的接地電阻。電壓信號通過輸出匹配電路匹配后可以直接輸出。輸出電路中需要電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以SI和S5都要閉合，S2和S3斷開。輸入電壓通過串聯(lián)負(fù)反饋電路放大輸出。
[0013]當(dāng)輸出端需要0-10V的電壓輸出時，此時不需要輸出調(diào)零偏置電路，S4閉合，旁路電阻R14接到地，可以作為加法器電路的接地電阻。電壓信號通過輸出匹配電路匹配后可以直接輸出。輸出電路中需要電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以S2和S5都要閉合，SI和S3斷開。輸入電壓通過串聯(lián)負(fù)反饋電路放大輸出。
【主權(quán)項】
1.一種三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，由加法器電路、信號調(diào)零電路和輸出匹配電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，其特征在于:4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V四種模擬信號可以通過組態(tài)開關(guān)的匹配來輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，其特征在于:三種運(yùn)放都為雙極性運(yùn)放。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，其特征在于:調(diào)零電路由電壓跟隨器和兩個穩(wěn)壓電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種模擬信號的電路，其特征在于:輸出信號的零點和量程可以通過電位計進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三運(yùn)放組成的可組態(tài)輸出四種標(biāo)準(zhǔn)模擬信號的電路，由加法器電路、信號調(diào)零電路和輸出匹配電路三部分組成。其主要特點在于4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V四種模擬信號可以通過組態(tài)開關(guān)的匹配來輸出，而且其輸出信號的零點和量程可以通過電位計來進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣就可以不用接線或者更換模塊方便的實現(xiàn)四種模擬信號之間的切換，輕松地實現(xiàn)傳感器與控制器之間模擬量信號的匹配，將變送器輸出的信號準(zhǔn)確的傳遞給控制系統(tǒng)。成本低，操作簡單方便。
【IPC分類】G05F1-56
【公開號】CN104850164
【申請?zhí)枴緾N201510285333
【發(fā)明人】許勝善
【申請人】成都瑞聯(lián)電氣股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月29日