頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置，其特點(diǎn)是，包括:頻率輸入信號端將200-1000HZ的頻率信號輸入到光電耦合器電路進(jìn)行光電隔離處理，光電耦合器電路輸出的窄脈沖頻率信號輸送到頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將窄脈沖頻率信號線性轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送到電壓轉(zhuǎn)換電流電路，電壓轉(zhuǎn)換電流電路將電壓信號線性地轉(zhuǎn)換為4-20MA電流信號，電壓轉(zhuǎn)換電流電路通過電流信號輸出端進(jìn)行電流信號的遠(yuǎn)距離傳輸。具有電路結(jié)構(gòu)合理，用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及信號傳輸、自動化儀表檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種用于將頻率信號線性地轉(zhuǎn)換成電流信號的裝置，應(yīng)用于各類傳感器信號傳輸系統(tǒng)，完成頻率信號到電流信號的實(shí)時(shí)線性轉(zhuǎn)換。
【背景技術(shù)】
[0002]傳感器作為遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能系統(tǒng)的重要組成部分，它為上位機(jī)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、行為決策提供穩(wěn)定可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。由于傳感器分布復(fù)雜，信號類型多樣等因素引起信號種類繁多、信號穩(wěn)定性低、在傳輸過程中誤碼率較高等問題。當(dāng)信號類型不同的傳感器有信號發(fā)生時(shí)，我們可以通過轉(zhuǎn)換裝置將各傳感器輸出信號統(tǒng)一為電流信號后再進(jìn)行傳輸，可以將不同類型輸出信號的傳感器鏈接到一個(gè)采集板上完成信號的采集、整合和傳輸工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種電路結(jié)構(gòu)合理，用途廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率信號線性轉(zhuǎn)換為電流信號的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置，其特征是，它包括頻率輸入信號端將200-1000HZ的頻率信號輸入到光電耦合器電路進(jìn)行光電隔離處理，光電耦合器電路輸出的窄脈沖頻率信號輸送到頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將窄脈沖頻率信號線性轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送到電壓轉(zhuǎn)換電流電路，電壓轉(zhuǎn)換電流電路將電壓信號線性地轉(zhuǎn)換為4-20MA電流信號，電壓轉(zhuǎn)換電流電路通過電流信號輸出端進(jìn)行電流信號的遠(yuǎn)距離傳輸。
[0005]所述光電耦合器電路包括:電阻Rl的一端與頻率信號輸入端的正極端連接，電阻Rl的另一端與光電耦合器Ul的I腳連接，頻率信號輸入端的負(fù)極端與光電耦合器Ul的2腳連接，光電耦合器Ul的3腳與地連接，光電耦合器Ul的4腳與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與5V電源連接。
[0006]所述頻率電壓轉(zhuǎn)換電路包括:電容Cl與電阻R3串聯(lián)，電容Cl與電阻R3連接的一端與壓頻轉(zhuǎn)換器U2的6腳連接，電阻R3的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳與電容C2的一端連接，電容C2的另一端與地連接；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與地連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的2腳與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與可調(diào)電位器的I腳和2腳連接，可調(diào)電位器的3腳與地連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的I腳與電阻R8的一端連接。電容Cl的另一端與光電稱合器電路的光電稱合器Ul的4腳連接；電阻R8的另一端與電壓轉(zhuǎn)換電流電路的電阻R9的一端和電容C5的一端連接。
[0007]所述電壓轉(zhuǎn)換電流電路包括:電阻R9的另一端與運(yùn)算放大器U3A的3腳和電容C6的一端連接，電容C6的另一端與地連接，電容C5的另一端與運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳連接，運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與電容C7的一端連接，電容C7的另一端與地連接；電阻RlO的另一端與運(yùn)算放大器U3B的5腳連接；運(yùn)算放大器U3B的6腳與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與地連接，運(yùn)算放大器U3B的6腳與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與運(yùn)算放大器U3B的7腳連接；運(yùn)算放大器U3B的7腳與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管U4的I腳連接，三極管U4的3腳與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端為電流信號輸出端的正極端10+ ；運(yùn)算放大器U3B的6腳為電流信號輸出端的負(fù)極端10-。
[0008]本實(shí)用新型的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置的電路結(jié)構(gòu)合理，用途廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)200-1000HZ的頻率信號線性轉(zhuǎn)換為4-20MA的電流信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置的電路方框圖；
[0010]圖2為頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0012]參照圖1，頻率輸入信號端I將200-1000HZ的頻率信號輸入到光電耦合器電路2進(jìn)行光電隔離處理，光電耦合器電路2將頻率信號進(jìn)行隔離輸入到頻率電壓轉(zhuǎn)換電路3，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路3將頻率信號線性轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電流電路4將電壓信號線性地轉(zhuǎn)換為4-20MA電流信號，電壓轉(zhuǎn)換電流電路4通過電流信號輸出端5進(jìn)行電流信號的遠(yuǎn)距離傳輸。
[0013]參照圖2，所述光電耦合器電路2包括:電阻Rl的一端與頻率信號輸入端的正極端連接，電阻Rl的另一端與光電耦合器Ul的I腳連接，頻率信號輸入端的負(fù)極端與光電耦合器Ul的2腳連接，光電耦合器Ul的3腳與地連接，光電耦合器Ul的4腳與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與5V電源連接。光電耦合器Ul的4腳輸出200-1000HZ的窄脈沖頻率信號，經(jīng)光電耦合器電路2進(jìn)行光電隔離處理的窄脈沖頻率信號再進(jìn)行轉(zhuǎn)換就更加穩(wěn)定。頻率電壓轉(zhuǎn)換電路3包括:電容Cl與電阻R3串聯(lián)，電容Cl與電阻R3連接的一端與壓頻轉(zhuǎn)換器U2的6腳連接，電阻R3的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳與電容C2的一端連接，電容C2的另一端與地連接；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與地連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的2腳與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與可調(diào)電位器的I腳和2腳連接，可調(diào)電位器的3腳與地連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的I腳與電阻R8的一端連接。電容Cl的另一端與光電稱合器電路2的光電稱合器Ul的4腳連接；電阻R8的另一端與電壓轉(zhuǎn)換電流電路4的電阻R9的一端和電容C5的一端連接。光電稱合器電路2的光電I禹合器Ul的4腳輸出200-1000HZ的窄脈沖頻率信號經(jīng)電容Cl與電阻R3組成微分電路輸入到頻率電壓轉(zhuǎn)換電路3的壓頻轉(zhuǎn)換器U2的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端6腳；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳為單穩(wěn)態(tài)定時(shí)時(shí)間常數(shù)的輸入端，電容C2和電阻R4組成RC時(shí)間常數(shù)；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳為比較器基準(zhǔn)電壓輸入端，用于設(shè)置輸入頻率脈沖信號有效觸發(fā)電平高低的閥值，這里基準(zhǔn)電壓閥值為:SV部
;壓頻轉(zhuǎn)換器U2的2腳為輸出頻率脈沖電流幅度調(diào)節(jié)端，用來調(diào)節(jié)輸出電壓值大小的；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的I腳接電阻R8的一端，電阻R8的另一端為電壓輸出端，輸出頻率對應(yīng)的電壓值經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換電流電路4的電阻R9輸送到運(yùn)算放大器U3A的3腳，經(jīng)電容C5輸送到運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳。電壓轉(zhuǎn)換電流電路4包括:電阻R9的另一端與運(yùn)算放大器U3A的3腳和電容C6的一端連接，電容C6的另一端與地連接，電容C5的另一端與運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳連接，運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與電容C7的一端連接，電容C7的另一端與地連接；電阻RlO的另一端與運(yùn)算放大器U3B的5腳連接；運(yùn)算放大器U3B的6腳與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與地連接，運(yùn)算放大器U3B的6腳與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與運(yùn)算放大器U3B的7腳連接；運(yùn)算放大器U3B的7腳與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管U4的I腳連接，三極管U4的3腳與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端為電流信號輸出端5的正極端10+ ;運(yùn)算放大器U3B的6腳為電流信號輸出端5的負(fù)極端10-。這樣就將200-1000HZ的頻率信號經(jīng)過本實(shí)用新型的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置線性轉(zhuǎn)換為4-20MA電流信號進(jìn)行輸出。
[0014]本實(shí)用新型的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置的所有元器件均為市售產(chǎn)品，其中:光電耦合器為日本東芝TLP521-1光電耦合器；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的型號為LM331壓頻芯片，運(yùn)算放大器的型號為LM258，均由TI美國德州儀器公司生產(chǎn)；三極管U4的型號為2SD2150，由德國英飛凌公司生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置，其特征是，它包括:頻率輸入信號端將200-1000HZ的頻率信號輸入到光電耦合器電路進(jìn)行光電隔離處理，光電耦合器電路輸出的窄脈沖頻率信號輸送到頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將窄脈沖頻率信號線性轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送到電壓轉(zhuǎn)換電流電路，電壓轉(zhuǎn)換電流電路將電壓信號線性地轉(zhuǎn)換為4-20MA電流信號，電壓轉(zhuǎn)換電流電路通過電流信號輸出端進(jìn)行電流信號的遠(yuǎn)距離傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置，其特征是，所述光電耦合器電路包括:電阻Rl的一端與頻率信號輸入端的正極端連接，電阻Rl的另一端與光電耦合器Ul的I腳連接，頻率信號輸入端的負(fù)極端與光電耦合器Ul的2腳連接，光電耦合器Ul的3腳與地連接，光電耦合器Ul的4腳與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與5V電源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置，其特征是，所述頻率電壓轉(zhuǎn)換電路包括:電容Cl與電阻R3串聯(lián)，電容Cl與電阻R3連接的一端與壓頻轉(zhuǎn)換器U2的6腳連接，電阻R3的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳與電容C2的一端連接，電容C2的另一端與地連接；壓頻轉(zhuǎn)換器U2的5腳與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與5V電源連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的7腳與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與地連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的2腳與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與可調(diào)電位器的I腳和2腳連接，可調(diào)電位器的3腳與地連接，壓頻轉(zhuǎn)換器U2的I腳與電阻R8的一端連接，電容Cl另一端與光電耦合器電路的光電耦合器Ul的4腳連接；電阻R8的另一端與電壓轉(zhuǎn)換電流電路的電阻R9的一端和電容C5的一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率隔離線性轉(zhuǎn)換電流裝置，其特征是，所述電壓轉(zhuǎn)換電流電路包括:電阻R9的另一端與運(yùn)算放大器U3A的3腳和電容C6的一端連接，電容C6的另一端與地連接，電容C5的另一端與運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳連接，運(yùn)算放大器U3A的2腳和I腳與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與電容C7的一端連接，電容C7的另一端與地連接；電阻RlO的另一端與運(yùn)算放大器U3B的5腳連接；運(yùn)算放大器U3B的6腳與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與地連接，運(yùn)算放大器U3B的6腳與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與運(yùn)算放大器U3B的7腳連接；運(yùn)算放大器U3B的7腳與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管U4的I腳連接，三極管U4的3腳與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端為電流信號輸出端的正極端10+ ;運(yùn)算放大器U3B的6腳為電流信號輸出端的負(fù)極端10-。
【文檔編號】G01D5/12GK203396405SQ201320483939
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】吳云, 劉楨宏 申請人:東北電力大學(xué)