一种具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具备限流储能功能的两线制4‑20mA变送器电路，包括限流储能电路、处理及调理电路和两线制V/I变换电路；所述限流储能电路的输入端接到两线制V/I变换电路的4‑20mA环路正极；所述限流储能电路的输出端连接至处理及调理电路，所述处理及调理电路的供电端，限流储能电路的储能电容参考端接地。本实用新型专利技术有效避免了变送器电路(或负载)直接从4‑20mA环路取电引起环路电流输出毛刺。

A two wire 4-20mA transmitter circuit with current limiting and energy storage function

The utility model discloses a two-wire 4_20 mA transducer circuit with current-limiting and energy-storing function, which comprises a current-limiting and energy-storing circuit, a processing and conditioning circuit and a two-wire V/I conversion circuit; the input end of the current-limiting and energy-storing circuit is connected with a 4_20 mA loop positive pole of the two-wire V/I conversion circuit; the output end of the current-limiting and energy-storing circuit; Connected to the processing and conditioning circuit, the power supply end of the processing and conditioning circuit, and the energy storage capacitor reference end of the current limiting energy storage circuit are grounded. The utility model effectively avoids the burr in the output current of the loop caused by the direct charging of the transmitter circuit (or load) from the 4 20 mA loop.

【技术实现步骤摘要】
一种具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路
本技术属于电子电路
，涉及一种变送器电路，尤其是一种具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路。
技术介绍
现有技术中，广泛采用4～20mA电流来传输模拟量，两线制变送器的原理是利用了4～20mA信号为自身提供电能。如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值，因此一般要求两线制变送器自身耗电(包括传感器在内的全部电路)不大于3.5mA，这是两线制变送器的设计根本原则之一，因此电路的低功耗成为主要的设计难点。然而，两线制4-20mA变送器电路的低功耗要求给设计带来了诸多限制，尤其当变送器采用数字接口传感器或功能模块，这些传感器或功能模块周期性工作时，导致变送器瞬间耗电超过输出下限值4mA，在变送器输出环路上形成电流毛刺，直接导致输出结果错误。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路，包括限流储能电路、处理及调理电路和两线制V/I变换电路；所述限流储能电路的输入端接到两线制V/I变换电路的4-20mA环路正极；所述限流储能电路的输出端连接至处理及调理电路，所述处理及调理电路的供电端，限流储能电路的储能电容参考端接地。上述限流储能电路包括限流控制电路以及连接至限流控制电路与V/I变换电路之间的储能元件；所述限流控制电路由电压基准、三极管和电阻构成；所述储能元件为电容器C1，储能元件的电容器C1接在限流控制电路的输出端。上述限流控制电路包括依次连接形成闭环的两端型电压基准源U1、二极管D1、第一电阻R1、NPN型三极管Q1和第二电阻R2；其中所述NPN型三极管Q1的射极与第二电阻一端连接，NPN型三极管Q1的集级与第一电阻的一端连接，NPN型三极管Q1的基极连接至二极管D1的正极端和第一电阻R1之间；所述二极管D1的负极端连接至两端型电压基准源U1；两端型电压基准源U1与第二电阻R2连接并引出连接至VCC端和电容器C1的正极端；电容器C1的负极端接地和V/I变换电路。上述处理及调理电路连接有传感器和显示及按键。本技术具有以下有益效果：本技术的具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路是给两线制4-20mA变送器的负载供电前端增加限流储能电路，限流储能电路在允许的电流水平下从电流环路获取并储存电能，当需要时为变送器电路(或负载)提供瞬间大电流，有效避免了变送器电路(或负载)直接从4-20mA环路取电引起环路电流输出毛刺。附图说明图1为本技术的应用场景示意图；图2为应用本技术后电流分析示意图；图3为本技术限流控制电路的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：本技术具体是给两线制4-20mA变送器的负载供电前端增加限流储能电路，限流储能电路在允许的电流水平下从电流环路获取并储存电能，当需要时为变送器电路或负载提供瞬间大电流。基于以上理论，本技术的具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路：如图1，该两线制4-20mA变送器电路包括限流储能电路1.1、处理及调理电路1.2和两线制V/I变换电路1.3；限流储能电路1.1的输入端接到两线制V/I变换电路1.3的4-20mA环路正极；限流储能电路1.1的输出端连接至处理及调理电路1.2，处理及调理电路1.2的供电端，限流储能电路1.1的储能电容参考端接地。处理及调理电路1.2连接有传感器和显示及按键。参见图3：本技术的限流储能电路1.1包括限流控制电路以及连接至限流控制电路与V/I变换电路1.3之间的储能元件；限流控制电路由电压基准、三极管和电阻构成；储能元件为电容器C1，储能元件的电容器C1接在限流控制电路的输出端。限流控制电路包括依次连接形成闭环的两端型电压基准源U1、二极管D1、第一电阻R1、NPN型三极管Q1和第二电阻R2；其中NPN型三极管Q1的射极与第二电阻一端连接，NPN型三极管Q1的集级与第一电阻的一端连接，NPN型三极管Q1的基极连接至二极管D1的正极端和第一电阻R1之间；二极管D1的负极端连接至两端型电压基准源U1；两端型电压基准源U1与第二电阻R2连接并引出连接至VCC端和电容器C1的正极端；电容器C1的负极端接地和V/I变换电路1.3。综上所述，参考图3，本技术电路中，电容C1做储能元件使用：两端型电压基准源U1、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、NPN型三极管Q1构成限流电路，实现限流功能；V+为电流环供电正极，U1为两端型电压基准源，Q1为NPN型三极管，二极管D1用于补偿三极管Q1由于温度变化引起PN结温漂，第一电阻R1保护电压基准源U1，第二电阻R2与电压基准源U1决定电流I2的大小；限流电路能提供的电流为：I＝I1+I2(一)I1最大值为：I1MAX＝IR1–(I2/hFE)(二)I最大值为：IMAX＝I1MAX+I2(三)其中：IR1≈(V+-VU1–VD1)/R1；I2＝VU1/R2；hFE为三极管Q1放大倍数；VU1为电压基准源U1稳压电压；VD1为二极管D1正向压降，取典型值；V+为环路正极电压。参见图2：本技术对增加限流储能电路后电流分析；IMAX为限流电路最大能提供电流，ILOAD为变送器负载电流，Ib为变送器负载流入两线制4-20mA环路电流，ICH为储能电容充电电流，IDISC为储能电容为负载供电电流；当负载电流需求超过限流电路供电能力时，储能电路向负载提供IDISC大小的电流；当负载电流需求低于限流电路供电能力时，限流电路为变送器负载供电，同时向储能电路以ICH电流充电直到充满。两线制4-20mA回路电流为：IS＝Ia+Ib(四)其中：IaV/I电路自身耗电和信号电流；Ib变送器负载电流，最大值与IMAX相等。以上实施案例仅仅表示实施本技术的一个事例，而非据此对本技术的技术范围进行限定性的解释，在实际使用中可以选择不同电流限定值已满足实际使用要求，凡是依据本技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属本技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备限流储能功能的两线制4‑20mA变送器电路，其特征在于，包括限流储能电路(1.1)、处理及调理电路(1.2)和两线制V/I变换电路(1.3)；所述限流储能电路(1.1)的输入端接到两线制V/I变换电路(1.3)的4‑20mA环路正极；所述限流储能电路(1.1)的输出端连接至处理及调理电路(1.2)，所述处理及调理电路(1.2)的供电端，限流储能电路(1.1)的储能电容参考端接地。

【技术特征摘要】
1.一种具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路，其特征在于，包括限流储能电路(1.1)、处理及调理电路(1.2)和两线制V/I变换电路(1.3)；所述限流储能电路(1.1)的输入端接到两线制V/I变换电路(1.3)的4-20mA环路正极；所述限流储能电路(1.1)的输出端连接至处理及调理电路(1.2)，所述处理及调理电路(1.2)的供电端，限流储能电路(1.1)的储能电容参考端接地。2.根据权利要求1所述的具备限流储能功能的两线制4-20mA变送器电路，其特征在于，所述限流储能电路(1.1)包括限流控制电路以及连接至限流控制电路与V/I变换电路(1.3)之间的储能元件；所述限流控制电路由电压基准、三极管和电阻构成；所述储能元件为电容器C1，储能元件的电容器C1接在限流控制电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士兴，陈晓斌，刘丽，
申请(专利权)人：西安安森智能仪器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61