CN201107348Y - 以trms信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种以TRMS信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器，属电控制***上使用的变送器。它由电流或电压互感器、绝对值电路、真有效值电路、输出电路、电源模块电路、V/I转换电路组成。本实用新型电源模块电路恒定的4mA电流作为测量零点，同时又是绝对值电路、真有效值电路、输出电路、V/I转换电路供电电源和供电电流，整个电路供电由输出回路(7.5～36)V DC来提供。V/I转换电路把模拟信号通过(V/I)转换为4～20mA恒定电流输出，0～16mA变化的电流是正比于被测输入信号的变化。本产品具有高性能、低价格、抗干扰、两线制信号传输、测量面广、使用简便满足现场安装要求，为真实电量的监测提供了一个新的途径。

Description

以TRMS信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器

技术领域

本实用新型涉及电控制***上使用的变送器，具体的说是一种以TRMS信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器。

背景技术

目前电控制***中所见到的交流数字式仪表(包括各种数字万用表交流量程)，主要是采用平均值转换器(按有效值刻度)，当被测量波形不是纯正弦波形时，就要产生可观的附加误差。所以这种按有效值刻度的平均值转换器，不能算作真有效值转换器。随着我国工业的加速发展，真有效值转换器在精密交流电量测量中，将有广阔的应用前景。

普通直流电压表只能测量直流电压信号，而测量交流信号必须增加AC/DC转换电路。目前常用的交流电压表为降低成本和简化电路，都采用简易的平均值响应AC/DC转换器。常用的平均值响应AC/DC转换器是运算放大器和二极管组成的半波(或全波)线性整流电路，这种电路具有线性度好、准确度高、电路简单、成本低廉等优点。但是这种电路是按照标准的正弦波平均值与有效值的关系(VRMS＝1.111Vp)来定义的，因此这类仪表只能测量标准无失真的正弦波电压值。对于正弦波失真的交流电压信号，用这类仪表测量就会出现误差，而使用这类仪表测量方波、矩形波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等非正弦波信号的偏差更大，检测结果与信号的实际值不相符。开发真有效值数字仪表可准确测量各种波形的有效值，可以满足现代电子测量的需要。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是要提供一种采用TMS真有效值变送器，只需两根导线，便可实现电量参数的真实精确监测的以TRMS信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：由电流或电压互感器、绝对值电路、真有效值电路、输出电路、电源模块电路、V/I转换电路组成一种以TRMS信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器，其特征是：T1交流互感器连接R1电阻至U2芯片的2脚输入端，U2芯片6脚为输出端；C5电容连接在U2芯片4脚和5脚，C3电容连在U2芯片脚3和脚6，C4电容连接在U2芯片脚1和脚8；U3芯片从2脚与C6电容连接，U3芯片1脚输出端经C1电容至U2芯片；U2芯片经C2连接R3与R4电阻，R3与R4电阻串联，R6与R5电阻串联；U1芯片为电流环变送放大器，连接在Q2三极管的6脚和5脚；D1硅堆和C7电容连接在电路的输出端，F1为连接在输出端的保险管。

交流电流或电压经交流互感器T1将高压交流信号变换成交流小信号，起信号隔离和降压作用。交流小信号经过R1精密电阻采样输出小于或等于200mV的交流信号给U2(AD736)的2脚Ui输入端。AD736芯片将输入信号进行取绝对值处理和真有效值运算后从6脚U0端输出直流的0-200mV信号。C5电容为平均电容连在AD736的4脚和5脚之间，外接的滤波电容C3连在脚3和脚6，C4电容为交流耦合电容用来确定下限频率。U3(max828)为正电源转负电源的芯片，输入DC5V电源从2脚Vin进入经过芯片内部与C6电容进行电荷泵转换成负电源DC(-5V)。输出负电源从1脚OUT端输出经过C1电容滤波给U2(AD736)供电。U2芯片输出的直流的0-200mV信号经过C2滤波给R3与R4电阻，R3与R4电阻串联用于调节满量程信号(DC20mA)，R6与R5电阻串联用于调节零点信号(DC4mA)，U1(XTR116)芯片为4-20mA电流环变送放大器。Q2用于电压转成电流输出三极管。D1为硅堆用于极性保护，C7为电源滤波电容，F1(p005)为大电流保险管，电路电流超过50mA为高阻态，保护电路为被损坏。

本实用新型两线制输出同时作为信号和仪表的供电电源线。

本实用新型电源模块电路恒定的4mA电流作为测量零点，同时又是绝对值电路、真有效值电路、输出电路、V/I转换电路供电电源和供电电流，整个电路供电由输出回路(7.5~36)V DC来提供。V/I转换电路把模拟信号通过(V/I)转换为4~20mA恒定电流输出，0~16mA变化的电流是正比于被测输入信号的变化。

本实用新型二线制变送器利用输入信号0％对应4mA的直流电流动作。信号为100％时，变送器就在4mA上加上16mA将回路的信号控制在20mA。二线制变送器内部控制使输入信号和4-20mA的输出信号成正比。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型利用公知的TRMS模块产品以TRMS/DC转换器为核心并采用信号平方后积分的平均技术，配置高精度信号放大器构成，故能精确、实时地测量各种电压、电流波形的有效值而不用考虑波形参数及失真程度。本产品具有集成度高、功能完善、***元件少、电路连接简单、电性能指标容易保证等诸多优点，使用这种模块能准确、实时测量各种信号波形的有效值，无须考虑波形参数和失真，这些性能是平均值测量仪表无法实现的。采用TRMS真有效值变送器，只需两根导线，便可实现电量参数的真实精确监测，更适合用于电量监测。本实用新型的产品具有高性能、低价格、抗干扰、两线制信号传输、测量面广、使用简便满足现场安装要求，为真实电量的监测提供了一个新的途径。使用本产品可以轻松组成DCS控制***，直观地在中控室观察各个设备运行时电流及电压状况，一旦发现超标可以马上采取措施防止事故发生。

附图说明

图1是本实用新型两线制真有效值变送器电路图。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1，T1交流互感器连接R1电阻至U2芯片的2脚Ui输入端，U2芯片6脚U0为输出端；C5电容连接在U2芯片4脚和5脚之间，C3电容连在U2芯片脚3和脚6，C4电容连接在U2芯片脚1和脚8；U3芯片从2脚与C6电容连接，U3芯片1脚OUT输出端经C1电容至U2芯片；U2芯片经C2连接R3与R4电阻，R3与R4电阻串联，R6与R5电阻串联；U1芯片为电流环变送放大器，连接在Q2三极管的6脚和5脚；D1为硅堆和C7为电容连接在电路的输出端，F1为连接在输出端的保险管。

Claims (1)

1、一种以TRMS信号转换模块为核心的两线制真有效值变送器，其特征是：T1交流互感器连接R1电阻至U2芯片的2脚输入端，U2芯片6脚为输出端；C5电容连接在U2芯片4脚和5脚，C3电容连在U2芯片脚3和脚6，C4电容连接在U2芯片脚1和脚8；U3芯片从2脚与C6电容连接，U3芯片1脚输出端经C1电容至U2芯片；U2芯片经C2连接R3与R4电阻，R3与R4电阻串联，R6与R5电阻串联；U1芯片为电流环变送放大器，连接在Q2三极管的6脚和5脚；D1硅堆和C7电容连接在电路的输出端，F1为连接在输出端的保险管。

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