專利名稱：用于pid閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變頻器PID閉環(huán)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可以提供4mA至 20mA反饋電流的用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
PID (比例-積分-微分)控制以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。變頻器的FI端子，必須要外部輸入4myT20mA的電流。恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要用戶將遠(yuǎn)傳壓力表的接線頭接于FI端子。針對一些舊設(shè)備的節(jié)能改造，控制信號(hào)可能不是一些標(biāo)準(zhǔn)的反饋信號(hào)，但是更換設(shè)備的成本非常高。恒壓供水系統(tǒng)中，將壓力變?yōu)榈姆答侂娦盘?hào)不在4myT20mA的話，即與變頻器FI端子不匹配，用戶需再外接電阻以做相應(yīng)的限流調(diào)節(jié)，這樣做的缺點(diǎn)之一在于對用戶操作也比較麻煩，而且電阻在變頻器外部很容易發(fā)生故障，缺點(diǎn)之二在于往往用戶接入外接的標(biāo)準(zhǔn)電阻，本可以限流為4myT20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流， 但是遠(yuǎn)傳壓力表給定的電流信號(hào)是毫安級(jí)別，在工廠等的干擾信號(hào)源特別多的環(huán)境中，電流信號(hào)容易受外界干擾，并且也會(huì)受導(dǎo)線電阻的影響，從而帶入誤差，往往一點(diǎn)小小的誤差對精確PID調(diào)節(jié)都是不可饒恕的，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)試難度加大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的恒壓供水系統(tǒng)PID閉環(huán)控制電路中反饋電信號(hào)不匹配、容易受干擾的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、匹配變頻器FI端子輸入標(biāo)準(zhǔn)、不容易受干擾的用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路。本實(shí)用新型針對上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種用于 PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，包括穩(wěn)壓12V供電電路、恒流給定電路、受控電路，穩(wěn)壓12V 供電電路與其他恒流給定電路、受控電路連接，提供12V恒定電壓，所述恒流給定電路與受控電路連接，從采樣端輸出恒定電流，所述受控電路的采樣端與遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部的滑動(dòng)電阻連接。作為優(yōu)選，所述的穩(wěn)壓12V供電電路，包括三端穩(wěn)壓器、第六電阻、第四電容、第六電容、第七電阻、第七電容第五電容和第三二極管；所述第六電阻一端與所述三端穩(wěn)壓器的 Vin腳相連，另一端與MV電源相連；所述第四電容一端與所述三端穩(wěn)壓器的GND腳相連， 另一端與24V電源相連；所述第六電容一端與所述三端穩(wěn)壓器的Vin腳相連，另一端與所述三端穩(wěn)壓器的GND腳相連接；所述第七電阻一端與所述三端穩(wěn)壓器的1腳，即輸出腳相連， 另一端與所述三端穩(wěn)壓器的GND腳相連；所述第七電容一端與所述三端穩(wěn)壓器的1腳相連， 另一端接所述三端穩(wěn)壓器的GND腳；所述第三組合二極管陽極端接地，陰極端接所述三端穩(wěn)壓器的Vin腳，中間端子接所述三端穩(wěn)壓器的1腳；所述第五電容一端接所述三端穩(wěn)壓器的GND腳，另一端與所述三端穩(wěn)壓器的1腳相連接。[0007]作為優(yōu)選，所述恒流給定電路包括第一電阻、第八電容、第五電阻、第一電容、第一三極管、三端穩(wěn)壓管、第一運(yùn)算放大器；所述第一電阻一端接于12V電源，另一端分別接所述三端穩(wěn)壓管的參考電壓輸入端和陽極端以及所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端；所述第八電容接于所述三端穩(wěn)壓管的參考電壓輸入端和陰極端之間；所述三端穩(wěn)壓管的陰極端接地；所述第五電阻一端接所述第一運(yùn)算放大器反相輸入端，另一端接地；所述第一電容一端接地，另一端接12V電源；所述第一運(yùn)算放大器8端接12V電源，4端接地，輸出端接第一三極管基極。作為優(yōu)選，所述受控電路包括第三電阻、第一二極管、第二電容、第四電阻、第二運(yùn)算放大器、第二三極管、第二二極管、第三電容；所述第三電阻一端與12V電源相連接，另一端接于所述第一二極管陰極、R-A端子連接；所述第二電阻一端接于R-B端子，一端接于第一二極管的陽極；R-A端子和R-B端子與遠(yuǎn)傳壓力表的內(nèi)電阻連接；所述第二電容一端接所述第一二極管的陰極，另一端接所述第一二極管的陽極；所述第一二極管陽極接所述第一三極管的集電極；所述第四電阻一端接所述第二電阻的一端，另一端接所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端和所述第二三極管的集電極；所述第二運(yùn)算放大器的正相輸入端接所述第一二極管的陽極，輸出端接所述第二三極管的基極；所述第二二極管的陰極接所述第二三極管的發(fā)射極，陽極接地；所述第三電容一端接第二二極管的陰極，另一端接第二二極管的陽極。本實(shí)用新型需要遠(yuǎn)傳壓力表為電阻式遠(yuǎn)傳壓力表。采樣信號(hào)直接取自電阻式遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部中帶動(dòng)面表指針滑動(dòng)的滑動(dòng)電阻上，不需要接外部電電流。本實(shí)用新型提供恒定電流經(jīng)過遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部中帶動(dòng)面表指針滑動(dòng)的滑動(dòng)電阻， 此恒流有隔離濾波和電流大小自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ埽浅７€(wěn)定。遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部中帶動(dòng)面表指針滑動(dòng)的滑動(dòng)電阻的電阻值在外部受干擾的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比弱電流信號(hào)受到干擾的程度小很多，否則壓力表就會(huì)有誤差，壓力表的精度也是依靠其內(nèi)電阻，這樣提高了采樣的穩(wěn)定性和精度，同時(shí)經(jīng)過受控電路處理，在輸出端形成 4mA^20mA穩(wěn)定電流進(jìn)入變頻器的FI端子，從而為PID的精確調(diào)節(jié)提供保障。穩(wěn)壓12V供電電路中，正MV電源端子經(jīng)過三端穩(wěn)壓器芯片穩(wěn)壓為12V的恒電壓電路。該12V恒電壓電路負(fù)責(zé)為后級(jí)電路恒壓供電，對后級(jí)電路的穩(wěn)定工作起著至關(guān)重要的作用。該12V恒壓電路通過一個(gè)組合二極管鉗位保護(hù)，又經(jīng)過一個(gè)阻容電路濾波處理，最終輸出12V恒壓電源。本實(shí)用新型帶來的實(shí)質(zhì)性效果是，為PID閉環(huán)控制電路提供穩(wěn)定可靠的反饋電流，通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，精度高，抗干擾性好。

圖1是本實(shí)用新型一種的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例本實(shí)施例的一種用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，如圖1所示，有六個(gè)端子，分別為R-A、R-B、FI、FC、SC、SP。其中R-A，R-B分別為電阻式遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部的滑動(dòng)電阻接線端，SP是正MV電源端子，SC為MV電壓接線的公共端，F(xiàn)I為4myT20mA外部模擬電流輸入PID閉環(huán)控制的反饋信號(hào)端。FC為模擬信號(hào)公共輸入端子。該裝置外形簡單，只需要用戶將遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部變電阻接于R-A和R-B端子，將SP、SC、FI、FC插入變頻器對應(yīng)端子即可，即插即用，操作簡單。正MV電壓經(jīng)過電路中C4、C6、R6組成的阻容限流濾波電路進(jìn)入三端穩(wěn)壓器 78L12，調(diào)壓為12V電壓。78L12是一種正三端穩(wěn)壓器，78L12與齊納二極管于電阻并聯(lián)的電路相比較，具有耐高負(fù)荷，內(nèi)部熱過載保護(hù)和改善輸出阻抗，消除電路噪音的特點(diǎn)，其輸出電壓12V，輸出電流100mA。78L12再經(jīng)過C7，C5，R7阻容濾波，輸出12V電壓信號(hào)，再有D2 潛位保護(hù)，輸出12V穩(wěn)定電壓。12V電壓再分為三路。第一路經(jīng)過Rl接于三端穩(wěn)壓管(三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管)TL431的1、3端子， 其中引線端子1為參考電壓輸入端，3為公共陽極端，2為輸出陰極端，輸出陰極端接地，為了確保電路工作穩(wěn)定，1、2端子之間用C8隔離。許多穩(wěn)壓基準(zhǔn)的負(fù)載能力都很小，例如齊納二極管，端電壓調(diào)節(jié)也不方便，而由TL431構(gòu)成的穩(wěn)壓基準(zhǔn)溫漂小，封裝簡單(型如三極管)， 又有相當(dāng)?shù)呢?fù)載能力，1端則一般通過分壓電阻進(jìn)行采樣，它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置從2. 5V到36V范圍內(nèi)的任何值，其中輸出電壓U=2. 5* (R2+R3) /R3,只要改變R2 阻值的大小，就可以改變輸出電壓的大小，負(fù)載電流范圍(1. 0 100)mA，電路簡單。C8是電容，在此一方面是濾波，保證電路工作穩(wěn)定，另一方面隔離直流，相當(dāng)于R3為無窮大，R2 為0，故TL431輸出電壓為2. 5V接于LM385的正相端。通過改變R2的值，可以使輸出電壓高于2. 5V，從而使運(yùn)算放大器LM358的正相輸入端在2. 5V到36V的某個(gè)值，從而設(shè)定R5的恒電壓，來設(shè)置經(jīng)過R5上面的恒電流，方便靈活。本實(shí)施例中TL431輸出電壓為2.5V。通過運(yùn)算放大器LM358接于NPN型三極管Ql的基極，以驅(qū)動(dòng)三極管Ql。NPN型三極管Ql為高電平驅(qū)動(dòng)有效而導(dǎo)通。第二路經(jīng)過R3接于塑制硅整流二極管Dl的陰極。我們假設(shè)遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部電流經(jīng)過帶動(dòng)指針滑動(dòng)的電阻，假設(shè)設(shè)為Rp。電流從12V端子經(jīng)過R3、R-A端子由導(dǎo)線進(jìn)入Rp 的劃片后，又從Rp的低電位端由導(dǎo)線進(jìn)入該裝置的R-B端子。電流再經(jīng)過R2進(jìn)入NPN型三極管Ql的集電極，在NPN型三極管Ql基極高電平有效開通后，進(jìn)入R5接地。其中R5的電阻有很大作用，R5關(guān)系經(jīng)過Rp電流的大小，他的電阻的大小需要根據(jù)外界不同的壓力遠(yuǎn)傳表上內(nèi)部的變電阻的情況(即R-A端子和R-B端子之間的電阻)而確定，在這里我們?nèi)5 為510歐姆。因?yàn)榱鬟^Rp上電阻電流為2. 5V/510歐等于4. 9mA的恒電流源，所以Rp的電阻變化就會(huì)帶來R3上電壓的變化從而給FI端子提供4myT20mA之間不等的電流反饋信號(hào)。因?yàn)镽p為外界儀表滑動(dòng)變阻器，Rp的高點(diǎn)位點(diǎn)(外界儀表滑動(dòng)變阻器的劃片端)和低電位端通過導(dǎo)線進(jìn)入該裝置的R-A端子和R-B端子，可能會(huì)送外界噪聲信號(hào)的干擾，通過C2， R4阻容濾波電路濾波，消除噪聲信號(hào)后的信號(hào)即為恒壓供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力信號(hào)。此信號(hào)接于第二運(yùn)算放大器LM385 (UlB)的輸入端，即RP上的電阻(電壓信號(hào))接到LM385的輸入端，輸出低電平驅(qū)動(dòng)PNP型三極管Q2，PNP型三極管Q2為低電平驅(qū)動(dòng)有效導(dǎo)通，在此LM385 (UlB)與PNP型三極管Q2構(gòu)成電流并聯(lián)深度負(fù)反饋電路，輸出受Rp的電阻變化控制的受控恒電流源，此恒電流源與負(fù)載電阻無關(guān)。最后輸出電流進(jìn)入整流二極管D2與電容C3的
5并聯(lián)電路，鉗位保護(hù)和濾波，輸出4myT20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。其中FI端子為250歐姆的輸入內(nèi)阻，4myT20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)總值為250歐姆的輸入電阻(負(fù)載電阻)接地，將其轉(zhuǎn)換為廣5V的CPU可以接受的弱電壓信號(hào)，進(jìn)入CPU。第三路為集成運(yùn)算放大器UlA供電，并通過電容接地。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了受控電路、恒流給定電路等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.一種用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，包括穩(wěn)壓12V供電電路、恒流給定電路、受控電路，其特征在于所述穩(wěn)壓12V供電電路與其他恒流給定電路、受控電路連接，提供12V 恒定電壓，所述恒流給定電路與受控電路連接，從采樣端輸出恒定電流，所述受控電路的采樣端與遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部的滑動(dòng)電阻連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述的穩(wěn)壓12V供電電路，包括三端穩(wěn)壓器、第六電阻、第四電容、第六電容、第七電阻、第七電容第五電容和第三二極管；所述第六電阻一端與所述三端穩(wěn)壓器的Vin腳相連，另一端與24V電源相連；所述第四電容一端與所述三端穩(wěn)壓器的GND腳相連，另一端與MV電源相連；所述第六電容一端與所述三端穩(wěn)壓器的Vin腳相連，另一端與所述三端穩(wěn)壓器的GND腳相連接； 所述第七電阻一端與所述三端穩(wěn)壓器的1腳，即輸出腳相連，另一端與所述三端穩(wěn)壓器的 GND腳相連；所述第七電容一端與所述三端穩(wěn)壓器的1腳相連，另一端接所述三端穩(wěn)壓器的 GND腳；所述第三組合二極管陽極端接地，陰極端接所述三端穩(wěn)壓器的Vin腳，中間端子接所述三端穩(wěn)壓器的1腳；所述第五電容一端接所述三端穩(wěn)壓器的GND腳，另一端與所述三端穩(wěn)壓器的1腳相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述恒流給定電路包括第一電阻、第八電容、第五電阻、第一電容、第一三極管、三端穩(wěn)壓管、第一運(yùn)算放大器；所述第一電阻一端接于12V電源，另一端分別接所述三端穩(wěn)壓管的參考電壓輸入端和陽極端以及所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端；所述第八電容接于所述三端穩(wěn)壓管的參考電壓輸入端和陰極端之間；所述三端穩(wěn)壓管的陰極端接地；所述第五電阻一端接所述第一運(yùn)算放大器反相輸入端，另一端接地；所述第一電容一端接地，另一端接12V電源； 所述第一運(yùn)算放大器8端接12V電源，4端接地，輸出端接第一三極管基極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述受控電路包括第三電阻、第一二極管、第二電容、第四電阻、第二運(yùn)算放大器、第二三極管、第二二極管、第三電容；所述第三電阻一端與12V電源相連接，另一端接于所述第一二極管陰極、R-A端子連接；所述第二電阻一端接于R-B端子，一端接于第一二極管的陽極；R-A端子和R-B端子為采樣端，與遠(yuǎn)傳壓力表的內(nèi)電阻連接；所述第二電容一端接所述第一二極管的陰極，另一端接所述第一二極管的陽極；所述第一二極管陽極接所述第一三極管的集電極；所述第四電阻一端接所述第二電阻的一端，另一端接所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端和所述第二三極管的集電極；所述第二運(yùn)算放大器的正相輸入端接所述第一二極管的陽極，輸出端接所述第二三極管的基極；所述第二二極管的陰極接所述第二三極管的發(fā)射極， 陽極接地；所述第三電容一端接第二二極管的陰極，另一端接第二二極管的陽極。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于PID閉環(huán)控制的阻流轉(zhuǎn)換電路，旨在提供一種針對FI端子不匹配的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換處理為FI端子匹配的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)和抗干擾能力很強(qiáng)的阻流轉(zhuǎn)換電路。它包括穩(wěn)壓12V供電電路、恒流給定電路、受控電路，穩(wěn)壓12V供電電路與其他恒流給定電路、受控電路連接，提供12V恒定電壓，所述恒流給定電路與受控電路連接，從采樣端輸出恒定電流，所述受控電路的采樣端與遠(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部的滑動(dòng)電阻連接。采樣端直接沖滑動(dòng)電阻采樣，確保信號(hào)不受干擾，并通過可控電路輸出符合變頻器FI端子輸入信號(hào)規(guī)格的采樣電信號(hào)，確保整個(gè)PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的精確調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型適用于所有的恒壓供水系統(tǒng)中的PID閉環(huán)控制電路。
文檔編號(hào)H02M3/155GK201937470SQ201020659388
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者張彥杰, 李敏 申請人:嘉興市佳樂科儀有限公司