CN110413035A - 一种智能信号隔离器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能信号隔离器电路,包括电源保护电路、电源电路、信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路,电源与电源保护电路电连接,电源保护电路与电源电路的电连接,电源电路分别与信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路电连接,外部标准电流信号接入信号处理电路,信号处理电路与主控制电路电连接,主控制电路与隔离变送输出电路电连接。本发明通过信号处理电路对输入的标准电流信号进行限流、限能保护,并将标准电流信号转化为电压信号,然后进行放大处理后输出至主控制电路,并由隔离变送输出电路输出,实现了电源、输入和输出之间真正相互隔离,大大提高了产品的抗干扰能力,安装方便,成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种智能信号隔离器电路。
背景技术
在复杂的工业现场,压力、温度、液位、流量等参数的采集传输,信号隔离器是必不可少的,而且在危险区域的信号必须通过具有防爆功能的安全栅来传输,当然安全栅也是信号隔离器的一种,信号隔离器顾名思义,首要条件是隔离,即工作电源、输入信号、输出信号之间必须相互隔离,俗称三隔离,为了提高产品的抗干扰能力,在产品的电源部分、输入部分,都设计了各种保护电路,而且采用光电隔离和电磁隔离相结合的模式,最后通过软件平台软件校准。国内大部分的信号隔离器都是以电磁隔离为主,通过多圈电位器的零点和满度调整来实现对标准输入信号DC 4~20mA的隔离传输,也有少部分智能型隔离变送器,但是在有大型电机或大型变频器的恶劣环境中,往往抗干扰能力不够,进口品牌的信号隔离器,价格昂贵、都是国产品牌的4-5倍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种智能信号隔离器电路。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种智能信号隔离器电路,包括电源保护电路、电源电路、信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路,电源与所述电源保护电路电连接,所述电源保护电路与所述电源电路的电连接,所述电源电路分别与所述信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路电连接,外部标准电流信号接入所述信号处理电路,所述信号处理电路与所述主控制电路电连接,所述主控制电路与所述隔离变送输出电路电连接,所述隔离变送输出电路对外输出信号。
本发明的有益效果是:本发明的实施例中,通过所述电源保护电路对电源电路进行保护,并且通过电源电路分别为所述信号处理电路和主控制电路供电,所述信号处理电路对输入的标准电流信号进行限流、限能保护,并将标准电流信号转化为电压信号,然后进行放大处理后输出至所述主控制电路,并由所述隔离变送输出电路输出,实现了电源、输入和输出之间真正相互隔离,大大提高了产品的抗干扰能力,整个电路体积小,安装方便,并且成本低廉。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进:
进一步:所述电源保护电路包括自恢复保险丝PTC、瞬态抑制二极管TVS、共模电感L1和二极管D1,电源正极通过所述自恢复保险丝PTC与所述瞬态抑制二极管TVS的负极电连接,所述瞬态抑制二极管TVS的正极与电源地电连接,所述瞬态抑制二极管TVS的负极与所述共模电感L1其中一个绕组的一端电连接,所述共模电感L1的另一个绕组对应一端接电源地,所述共模电感L1一个绕组的另一端与所述二极管D1的正极电连接,所述二极管D1的负极与所述电源电路电连接,所述共模电感L1另一个绕组的另一端接地。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述自恢复保险丝PTC可以在线路过流时快速断开,而且事后能自恢复到正常导通状态,通过所述瞬态抑制二极管TVS可以提供电压冲击过高的浪涌保护,避免浪涌冲击电压过高,损坏所述电源电路,通过所述二极管D1可以起到反接保护作用,保证电源的正负极接反时不损坏产品,产品不能正常工作,当接线恢复正常时能正常工作。
进一步:所述电源保护电路还包括阻容吸收电路,所述阻容吸收电路包括电阻R0和电容C0,所述电阻R0和电容C0串联后并联在所述瞬态抑制二极管TVS的负极与正极之间。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述阻容吸收电路可以对电源输入的电压信号进行滤波,除去信号中的杂波成分,保证输出信号的稳定性,既能提高抗干扰能力、又不影响产品的绝缘强度。
进一步:所述电源电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D2、开关控制器U2、二极管D3、光耦U3、二极管D4、变压器T、整流滤波电路和稳压滤波电路,所述变压器T的初级线圈的一端分别与所述二极管D1的负极和二极管D2的负极电连接,所述二极管D2的正极与所述变压器T的初级线圈的另一端之间并联有所述电阻R1和电容C2,所述变压器T的初级线圈的另一端与所述开关控制器U2的漏极电连接,所述开关控制器U2的源极接地,且所述电容C1电连接在所述二极管D1的负极和开关控制器U2的源极之间,所述电容C4电连接在所述开关控制器U2的源极和控制端之间,所述变压器T的反馈线圈的一端与所述二极管D3的正极电连接,所述二极管D3的负极通过所述电容C3与所述变压器T的反馈线圈的另一端电连接,所述变压器T的反馈线圈的另一端接地,所述二极管D3的负极与所述光耦U3的集电极电连接,所述光耦U3的发射极与所述开关控制器U2的控制端电连接,所述变压器T的次级线圈的两端分别与所述整流滤波电路的两个输入端对应电连接,所述整流滤波电路的两个输出端与所述稳压滤波电路的两个输入端对应电连接,所述光耦U3的阳极通过所述电阻R2与所述整流滤波电路的一个输出端电连接,所述光耦U3的阴极与所述二极管D4的负极电连接,所述二极管D4的正极与所述整流滤波电路的另一个输出端电连接,所述光耦U3的阴极和阳极之间通过所述电阻R3电连接,所述稳压滤波电路具有第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端,且所述稳压滤波电路的第一输出端和第三输出端分别与所述信号放大电路的电源输入端电连接,所述稳压滤波电路的第二输出端与所述主控制电路的电源输入端电连接,所述稳压滤波电路的第四输出端与所述隔离变送输出电路的电源输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述电源电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四出出端分别输出不同的电压,针对所述信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路分别提供相匹配的电源,保证整个电路正常工作。
进一步:所述信号处理电路包括限能电路、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29和运算放大器U8,标准电流信号接入所述限能电路,所述限能电路的一个输出端与所述运算放大器U8的同相输入端之间顺次串联有所述电阻R14和电阻R16,所述电阻R14和电阻R16的公共端与地之间并联有所述电阻R15和电容C26,所述限能电路的另一个输出端接地,所述运算放大器U8的同相输入端通过所述电容C27接地,所述运算放大器U8的反相输入端通过所述电阻R17接地,所述运算放大器U8的反相输入端与输出端之间电连接有所述电阻R18,所述运算放大器U8的正电源输入端和负电源输入端分别与所述电源电路的第一输出端和第三输出端对应电连接,所述运算放大器U8的输出端与地之间顺次串联有所述电阻R19、电容C28、电容C29和电阻R20,所述电阻R19和电容C28的公共端作为正信号输出端与所述主控制电路的正信号输入端电连接,所述电容C28和电容C29的公共端接地,所述电容C29和电阻R20的公共端作为负信号输出端与所述主控制电路的负信号输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述信号处理电路,可以对所述标准电流信号转换成电压信号,并通过运算放大器U8放大处理,并输出至所述主控制电路,由主控制电路根据放大处理后的电压信号输出PWM信号。
进一步:所述限能电路包括二极管D10、二极管D11、瞬态抑制二极管TVS2、瞬态抑制二极管TVS3和自恢复保险丝PTC2,标准电流信号接入所述二极管D10的正极,所述二极管D10的负极与二极管D11的正极电连接,所述二极管D11的负极分别与所述瞬态抑制二极管TVS2的负极和瞬态抑制二极管TVS3的负极电连接,所述瞬态抑制二极管TVS2的正极和瞬态抑制二极管TVS3的正极均作为另一个输出端接地,所述二极管D11的负极与所述自恢复保险丝PTC2的一端电连接,所述自恢复保险丝PTC2的另一端作为一个输出端与所述电阻R14的一端电连接。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述限能电路可以在当瞬间有大的电流、或高的电压时,双层浪涌保护,避免因电压过高、电流过大瞬间产生火花、引起***事故。
进一步:所述隔离变送输出电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C23、电容C24、电容C25、光耦U5、稳压二极管D8、触发器U6、运算放大器U7、三极管Q5和稳压二极管D9,所述主控制电路的信号输出端通过所述电阻R5与所述光耦U5的阳极电连接,所述光耦U5的阴极接地,所述光耦U5的集电极通过所述电阻R6与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述二极管D9的负极与所述电源电路的第四输出端电连接,所述光耦U5的发射极通过所述电阻R7接地,所述光耦U5的发射极分别与所述稳压二极管D8的阳极和触发器U6的接地端电连接,所述稳压二极管D8的阴极与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述稳压二极管D8的参考极与阴极之间通过所述电阻R8电连接,所述稳压二极管D8的阳极与阴极之间电连接有所述电容C23,所述光耦U5的集电极与所述触发器U6的输入端电连接,所述触发器U6的电源输入端与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述触发器U6的输出端与所述运算放大器U7的同相输入端之间顺次串联有所述电阻R9和电阻R10,所述电阻R9和电阻R10的公共端通过所述电容C24与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述运算放大器U7的同相输入端通过所述电容C25与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述运算放大器U7的反相输入端与所述稳压二极管D9的正极之间顺次串联有所述电阻R12和电阻R13,且所述电阻R12和电阻R13的公共端与所述三极管Q5的发射极电连接,所述三极管Q5的基极通过所述电阻R11与所述运算放大器U7的输出端电连接,所述三极管Q5的集电极作为正信号输出端,所述三极管Q5的集电极与外接电流表mA的正极电连接,外接电流表mA的负极作为负信号输出端,外接电流表mA的负极接地。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述光耦U5可以将所述主控制单路输出的PWM信号进行光电隔离,再通过所述触发器U6对PWM信号进行整形,输出规整的方波信号,然后通过所述电阻R9、电容C24、电阻R10和电容C25进行二级RC滤波处理,转换成稳定的直流电压,再通过所述运算放大器U7将电压信号转换为标准的电流信号,然后对外输出,实现输入输出的隔离。
进一步:所述的智能信号隔离器电路还包括通讯电路,所述通讯电路分别与所述主控制电路和外部终端电连接,所述通讯电路与所述电源电路的第二输出端电连接。
上述进一步方案的有益效果是:通过所述通讯电路可以直接与PLC、上位机接口通讯,可以直接读取实际监测的隔离信号值。方便了DCS工业控制***的远程数据输出和监控。
附图说明
图1为本发明的智能信号隔离器电路结构示意图;
图2为本发明的电源保护电路和电源电路的电路图;
图3为本发明的信号处理电路的电路图;
图4为本发明的变送隔离输出电路的电路图;
图5为本发明的主控制电路和通讯电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,一种智能信号隔离器电路,包括电源保护电路、电源电路、信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路,电源与所述电源保护电路电连接,所述电源保护电路与所述电源电路的电连接,所述电源电路分别与所述信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路电连接,外部标准电流信号接入所述信号处理电路,所述信号处理电路与所述主控制电路电连接,所述主控制电路与所述隔离变送输出电路电连接,所述隔离变送输出电路对外输出信号。
本发明的智能信号隔离器电路通过所述电源保护电路对电源电路进行保护,并且通过电源电路分别为所述信号处理电路和主控制电路供电,所述信号处理电路对输入的标准电流信号进行限流、限能保护,并将标准电流信号转化为电压信号,然后进行放大处理后输出至所述主控制电路,并由所述隔离变送输出电路输出,实现了电源、输入和输出之间真正相互隔离,大大提高了产品的抗干扰能力,整个电路体积小,安装方便,并且成本低廉。
如图2所示,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述电源保护电路包括自恢复保险丝PTC、瞬态抑制二极管TVS、共模电感L1和二极管D1,电源正极通过所述保险丝PTC与所述瞬态抑制二极管TVS的负极电连接,所述瞬态抑制二极管TVS的正极与电源地电连接,所述瞬态抑制二极管TVS的负极与所述共模电感L1其中一个绕组的一端电连接,所述共模电感L1的另一个绕组对应一端接电源地,所述共模电感L1一个绕组的另一端与所述二极管D1的正极电连接,所述二极管D1的负极与所述电源电路电连接,所述共模电感L1另一个绕组的另一端接地。本发明中,所述电源保护电路采用宽电源设计,Vcc电源电压范围是DC18-72V、额定电压是DC 24V,通过所述自恢复保险丝PTC可以在线路过流时快速断开,而且事后能自恢复到正常导通状态,通过所述瞬态抑制二极管TVS可以提供电压冲击过高的浪涌保护,避免浪涌冲击电压过高,损坏所述电源电路,通过所述二极管D1可以起到反接保护作用,保证电源的正负极接反时不损坏产品,产品不能正常工作,当接线恢复正常时能正常工作。
优选地,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述电源保护电路还包括阻容吸收电路,所述阻容吸收电路包括电阻R0和电容C0,所述电阻R0和电容C0串联后并联在所述瞬态抑制二极管TVS的负极与正极之间。通过所述阻容吸收电路可以对电源输入的电压信号进行滤波,除去信号中的杂波成分,保证输出信号的稳定性,既能提高抗干扰能力、又不影响产品的绝缘强度。
如图2所示,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述电源电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D2、开关控制器U2、二极管D3、光耦U3、二极管D4、变压器T、整流滤波电路和稳压滤波电路,所述变压器T的初级线圈的一端分别与所述二极管D1的负极和二极管D2的负极电连接,所述二极管D2的正极与所述变压器T的初级线圈的另一端之间并联有所述电阻R1和电容C2,所述变压器T的初级线圈的另一端与所述开关控制器U2的漏极电连接,所述开关控制器U2的源极接地,且所述电容C1电连接在所述二极管D1的负极和开关控制器U2的源极之间,所述电容C4电连接在所述开关控制器U2的源极和控制端之间,所述变压器T的反馈线圈的一端与所述二极管D3的正极电连接,所述二极管D3的负极通过所述电容C3与所述变压器T的反馈线圈的另一端电连接,所述变压器T的反馈线圈的另一端接地,所述二极管D3的负极与所述光耦U3的集电极电连接,所述光耦U3的发射极与所述开关控制器U2的控制端电连接,所述变压器T的次级线圈的两端分别与所述整流滤波电路的两个输入端对应电连接,所述整流滤波电路的两个输出端与所述稳压滤波电路的两个输入端对应电连接,所述光耦U3的阳极通过所述电阻R2与所述整流滤波电路的一个输出端电连接,所述光耦U3的阴极与所述二极管D4的负极电连接,所述二极管D4的正极与所述整流滤波电路的另一个输出端电连接,所述光耦U3的阴极和阳极之间通过所述电阻R3电连接,所述稳压滤波电路具有第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端,且所述稳压滤波电路的第一输出端和第三输出端分别与所述信号放大电路的电源输入端电连接,所述稳压滤波电路的第二输出端与所述主控制电路的电源输入端电连接,所述稳压滤波电路的第四输出端与所述隔离变送输出电路的电源输入端电连接。通过所述电源电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端分别输出不同的电压,针对所述信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路分别提供相匹配的电源,保证整个电路正常工作。
这里,所述开关控制器U2采用型号为TOP414G的三端DC-DC脉宽调制开关,变压器T的反馈绕组输出的电压通过二极管D3和电容C3整流滤波,再通过光耦U3的光电隔离后,作用在U2的4脚控制端,通过电容C4前期充电,开关控制器U2自激起振,实现直流变交流转换,交流信号通过变压器T的初级隔离到次级线圈,次级线圈的交流信号再通过二极管D5和电容C5转换成直流信号,直流电压瞬间击穿二极管D4、使光耦U3导通。然后开关控制器U2的漏极5脚和源极1-2-3脚、6-7-8脚导通、开关控制器U2振荡工作。
具体地,所述整流滤波电路和稳压滤波电路均包括三路,并且一一对应电连接。其中第一路整流滤波电路包括二极管D7、电容C14、电容C15和电感L3,第一路稳压滤波电路包括稳压管Q4、电容C16和电容C17。同理第二路整流滤波电路包括二极管D5、电容C5、电容C6和电感L2,第二路稳压滤波电路包括稳压管Q1、稳压管Q2、电容C7、电容C8和电容C9,第三路整流滤波电路包括二极管D6、电容C10和电容C11,第三路稳压滤波电路包括电容C12、电容C13和、稳压管Q3。具体的连接方式如图2所示,并且是本领域的常见连接方式,这里不再赘述。
如图3所示,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述信号处理电路包括限能电路、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29和运算放大器U8,标准电流信号接入所述限能电路,所述限能电路的一个输出端与所述运算放大器U8的同相输入端之间顺次串联有所述电阻R14和电阻R16,所述电阻R14和电阻R16的公共端与地之间并联有所述电阻R15和电容C26,所述限能电路的另一个输出端接地,所述运算放大器U8的同相输入端通过所述电容C27接地,所述运算放大器U8的反相输入端通过所述电阻R17接地,所述运算放大器U8的反相输入端与输出端之间电连接有所述电阻R18,所述运算放大器U8的正电源输入端和负电源输入端分别与所述电源电路的第一输出端和第三输出端对应电连接,所述运算放大器U8的输出端与地之间顺次串联有所述电阻R19、电容C28、电容C29和电阻R20,所述电阻R19和电容C28的公共端作为正信号输出端与所述主控制电路的正信号输入端电连接,所述电容C28和电容C29的公共端接地,所述电容C29和电阻R20的公共端作为负信号输出端与所述主控制电路的负信号输入端电连接。通过所述信号处理电路,可以对所述标准电流信号转换成电压信号,并通过运算放大器U8放大处理,并输出至所述主控制电路,由主控制电路根据放大处理后的电压信号输出PWM信号。
优选地,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述限能电路包括二极管D10、二极管D11、瞬态抑制二极管TVS2、瞬态抑制二极管TVS3和自恢复保险丝PTC2,标准电流信号接入所述二极管D10的正极,所述二极管D10的负极与二极管D11的正极电连接,所述二极管D11的负极分别与所述瞬态抑制二极管TVS2的负极和瞬态抑制二极管TVS3的负极电连接,所述瞬态抑制二极管TVS2的正极和瞬态抑制二极管TVS3的正极均作为另一个输出端接地,所述二极管D11的负极与所述自恢复保险丝PTC2的一端电连接,所述自恢复保险丝PTC2的另一端作为一个输出端与所述电阻R14的一端电连接。通过所述限能电路可以在当瞬间有大的电流、或高的电压时,双层浪涌保护,避免因电压过高、电流过大瞬间产生火花、引起***事故。
如图4所示,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述隔离变送输出电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C23、电容C24、电容C25、光耦U5、稳压二极管D8、触发器U6、运算放大器U7、三极管Q5和稳压二极管D9,所述主控制电路的信号输出端通过所述电阻R5与所述光耦U5的阳极电连接,所述光耦U5的阴极接地,所述光耦U5的集电极通过所述电阻R6与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述二极管D9的负极与所述电源电路的第四输出端电连接,所述光耦U5的发射极通过所述电阻R7接地,所述光耦U5的发射极分别与所述稳压二极管D8的阳极和触发器U6的接地端电连接,所述稳压二极管D8的阴极与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述稳压二极管D8的参考极与阴极之间通过所述电阻R8电连接,所述稳压二极管D8的阳极与阴极之间电连接有所述电容C23,所述光耦U5的集电极与所述触发器U6的输入端电连接,所述触发器U6的电源输入端与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述触发器U6的输出端与所述运算放大器U7的同相输入端之间顺次串联有所述电阻R9和电阻R10,所述电阻R9和电阻R10的公共端通过所述电容C24与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述运算放大器U7的同相输入端通过所述电容C25与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述运算放大器U7的反相输入端与所述稳压二极管D9的正极之间顺次串联有所述电阻R12和电阻R13,且所述电阻R12和电阻R13的公共端与所述三极管Q5的发射极电连接,所述三极管Q5的基极通过所述电阻R11与所述运算放大器U7的输出端电连接,所述三极管Q5的集电极作为正信号输出端,所述三极管Q5的集电极与外接电流表mA的正极电连接,外接电流表mA的负极作为负信号输出端,外接电流表mA的负极接地。通过所述光耦U5可以将所述主控制单路输出的PWM信号进行光电隔离,再通过所述触发器U6对PWM信号进行整形,输出规整的方波信号,然后通过所述电阻R9、电容C24、电阻R10和电容C25进行二级RC滤波处理,转换成稳定的直流电压,再通过所述运算放大器U7将电压信号转换为标准的电流信号,然后对外输出,实现输入输出的隔离。这里,可以通过调整是PWM方波信号的占空比来调节输出电流信号大小,输出DC4-20mA标准电流信号。
本发明的实施例中,所述主控制电路采用低电压、微功耗的微处理器U1,型号为MSP430AFE253,低电源电压1.8-3.6V都能工作,超低功耗、激活模式下的整个消耗电流只有0.22mA,内有3路具有差分可编程增益放大器输入的24位A/D转换器,完全能满足直流电流转换成输入到微处理器U1口电压信号的A/D转换,同时具有SBW在线调试接口、方便仿真调试。该CPU及***电路如图5所示。
如图5所示,优选地,在本发明提供的一个或多个实施例中,所述的智能信号隔离器电路还包括通讯电路,所述通讯电路分别与所述主控制电路和外部终端电连接,所述通讯电路与所述电源电路的第二输出端电连接。通过所述通讯电路可以直接与PLC、上位机接口通讯,可以直接读取实际监测的隔离信号值。方便了DCS工业控制***的远程数据输出和监控。这里,所述通讯电路采用RS485通讯接口芯片U4,型号为SP485,通过RS485通讯、Modbus-RTU协议,直接读取实际监测的标准电流信号值,同时还可以通过软件调试平台,实行对产品量程范围的校准。输出标准电流信号的调整,通过改变主控制电路输出的PWM信号的占空比,来实现对输出信号零度4mA、满度信号20mA的调整,优选采用多点式校准。
本发明的智能信号隔离器电路,性能稳定可靠,信号隔离器的精度可以达到0.1%FS、完全可以替代进口产品,而且产品已批量生产并广泛应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能信号隔离器电路,其特征在于:包括电源保护电路、电源电路、信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路,电源与所述电源保护电路电连接,所述电源保护电路与所述电源电路的电连接,所述电源电路分别与所述信号处理电路、主控制电路和隔离变送输出电路电连接,外部标准电流信号接入所述信号处理电路,所述信号处理电路与所述主控制电路电连接,所述主控制电路与所述隔离变送输出电路电连接,所述隔离变送输出电路对外输出信号。
2.根据权利要求1所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述电源保护电路包括自恢复保险丝PTC、瞬态抑制二极管TVS、共模电感L1和二极管D1,电源正极通过所述自恢复保险丝PTC与所述瞬态抑制二极管TVS的负极电连接,所述瞬态抑制二极管TVS的正极与电源地电连接,所述瞬态抑制二极管TVS的负极与所述共模电感L1其中一个绕组的一端电连接,所述共模电感L1的另一个绕组对应一端接电源地,所述共模电感L1一个绕组的另一端与所述二极管D1的正极电连接,所述二极管D1的负极与所述电源电路电连接,所述共模电感L1另一个绕组的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述电源保护电路还包括阻容吸收电路,所述阻容吸收电路包括电阻R0和电容C0,所述电阻R0和电容C0串联后并联在所述瞬态抑制二极管TVS的负极与正极之间。
4.根据权利要求2所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述电源电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D2、开关控制器U2、二极管D3、光耦U3、二极管D4、变压器T、整流滤波电路和稳压滤波电路,所述变压器T的初级线圈的一端分别与所述二极管D1的负极和二极管D2的负极电连接,所述二极管D2的正极与所述变压器T的初级线圈的另一端之间并联有所述电阻R1和电容C2,所述变压器T的初级线圈的另一端与所述开关控制器U2的漏极电连接,所述开关控制器U2的源极接地,且所述电容C1电连接在所述二极管D1的负极和开关控制器U2的源极之间,所述电容C4电连接在所述开关控制器U2的源极和控制端之间,所述变压器T的反馈线圈的一端与所述二极管D3的正极电连接,所述二极管D3的负极通过所述电容C3与所述变压器T的反馈线圈的另一端电连接,所述变压器T的反馈线圈的另一端接地,所述二极管D3的负极与所述光耦U3的集电极电连接,所述光耦U3的发射极与所述开关控制器U2的控制端电连接,所述变压器T的次级线圈的两端分别与所述整流滤波电路的两个输入端对应电连接,所述整流滤波电路的两个输出端与所述稳压滤波电路的两个输入端对应电连接,所述光耦U3的阳极通过所述电阻R2与所述整流滤波电路的一个输出端电连接,所述光耦U3的阴极与所述二极管D4的负极电连接,所述二极管D4的正极与所述整流滤波电路的另一个输出端电连接,所述光耦U3的阴极和阳极之间通过所述电阻R3电连接,所述稳压滤波电路具有第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端,且所述稳压滤波电路的第一输出端和第三输出端分别与所述信号放大电路的电源输入端电连接,所述稳压滤波电路的第二输出端与所述主控制电路的电源输入端电连接,所述稳压滤波电路的第四输出端与所述隔离变送输出电路的电源输入端电连接。
5.根据权利要求1所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述信号处理电路包括限能电路、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29和运算放大器U8,标准电流信号接入所述限能电路,所述限能电路的一个输出端与所述运算放大器U8的同相输入端之间顺次串联有所述电阻R14和电阻R16,所述电阻R14和电阻R16的公共端与地之间并联有所述电阻R15和电容C26,所述限能电路的另一个输出端接地,所述运算放大器U8的同相输入端通过所述电容C27接地,所述运算放大器U8的反相输入端通过所述电阻R17接地,所述运算放大器U8的反相输入端与输出端之间电连接有所述电阻R18,所述运算放大器U8的正电源输入端和负电源输入端分别与所述电源电路的第一输出端和第三输出端对应电连接,所述运算放大器U8的输出端与地之间顺次串联有所述电阻R19、电容C28、电容C29和电阻R20,所述电阻R19和电容C28的公共端作为正信号输出端与所述主控制电路的正信号输入端电连接,所述电容C28和电容C29的公共端接地,所述电容C29和电阻R20的公共端作为负信号输出端与所述主控制电路的负信号输入端电连接。
6.根据权利要求5所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述限能电路包括二极管D10、二极管D11、瞬态抑制二极管TVS2、瞬态抑制二极管TVS3和自恢复保险丝PTC2,标准电流信号接入所述二极管D10的正极,所述二极管D10的负极与二极管D11的正极电连接,所述二极管D11的负极分别与所述瞬态抑制二极管TVS2的负极和瞬态抑制二极管TVS3的负极电连接,所述瞬态抑制二极管TVS2的正极和瞬态抑制二极管TVS3的正极均作为另一个输出端接地,所述二极管D11的负极与所述自恢复保险丝PTC2的一端电连接,所述自恢复保险丝PTC2的另一端作为一个输出端与所述电阻R14的一端电连接。
7.根据权利要求1所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述隔离变送输出电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C23、电容C24、电容C25、光耦U5、稳压二极管D8、触发器U6、运算放大器U7、三极管Q5和稳压二极管D9,所述主控制电路的信号输出端通过所述电阻R5与所述光耦U5的阳极电连接,所述光耦U5的阴极接地,所述光耦U5的集电极通过所述电阻R6与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述二极管D9的负极与所述电源电路的第四输出端电连接,所述光耦U5的发射极通过所述电阻R7接地,所述光耦U5的发射极分别与所述稳压二极管D8的阳极和触发器U6的接地端电连接,所述稳压二极管D8的阴极与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述稳压二极管D8的参考极与阴极之间通过所述电阻R8电连接,所述稳压二极管D8的阴极与阳极之间电连接有所述电容C23,所述光耦U5的集电极与所述触发器U6的输入端电连接,所述触发器U6的电源输入端与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述触发器U6的输出端与所述运算放大器U7的同相输入端之间顺次串联有所述电阻R9和电阻R10,所述电阻R9和电阻R10的公共端通过所述电容C24与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述运算放大器U7的同相输入端通过所述电容C25与所述稳压二极管D9的正极电连接,所述运算放大器U7的反相输入端与所述稳压二极管D9的正极之间顺次串联有所述电阻R12和电阻R13,且所述电阻R12和电阻R13的公共端与所述三极管Q5的发射极电连接,所述三极管Q5的基极通过所述电阻R11与所述运算放大器U7的输出端电连接,所述三极管Q5的集电极作为正信号输出端,所述三极管Q5的集电极与外接电流表mA的正极电连接,外接电流表mA的负极作为负信号输出端,外接电流表mA的负极接地。
8.根据权利要求1-7任一项所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:还包括通讯电路,所述通讯电路分别与所述主控制电路和外部终端电连接,所述通讯电路与所述电源电路的第二输出端电连接。
9.根据权利要求1-7任一项所述的智能信号隔离器电路,其特征在于:所述主控制电路采用MSP430系列单片机。
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