电压信号调理电路制造技术

一种用于自动化控制终端的电压信号调理电路，其特征在于：该电路由电压互感采样、放大、升压电路、Ａ／Ｄ采集电路、单片机处理电路、Ｄ／Ａ转换电路、Ｖ／Ｉ转换电路、基准电路组成， 其电路的具体连接如下： 在互感器Ｔ１原边串联电阻Ｒ２１，互感器副边并联双向瞬变抑制二极管ＣＲ１和采样电阻Ｒ１，副边一端接地，副边非接地端通过电阻Ｒ２接入放大器Ｕ５Ｂ ＭＸＬ１０１３负输入端，同时通过电阻Ｒ３接入Ｕ５Ｂ的输出端和单片机Ｕ６ ＰＩＣ１６Ｆ７３的管腿２，基准电压５Ｖｒｅｆ经分压电阻Ｒ４接在Ｕ５Ｂ的正输入端和通过电阻Ｒ５到地； 在单片机的复位管脚１接复位芯片Ｕ８ Ｘ５０４３的管腿７，提供一个低电平的复位信号，同时通过上拉电阻Ｒ６接入电源ＶＣＣ，管腿１、４、５、６接地，管腿３、８接电源ＶＣＣ； 单片机Ｕ６ ＰＩＣ１６Ｆ７３的管腿５接基准电压５Ｖｒｅｆ，管腿８接地，管腿９、１０接晶体Ｙ１和两个电容Ｃ４、Ｃ５形成的振荡电路，管腿２０接电源ＶＣＣ，管腿１９接地，管腿１９、２０间并联电容Ｃ６，管腿１４、１６分别通过上拉电阻Ｒ１０、Ｒ１１接入电源ＶＣＣ，管腿１２、１３、１４、１６分别接Ｄ／Ａ转换芯片Ｕ７的管腿１３、８、７、６； Ｄ／Ａ转换芯片Ｕ７的管腿１４接电源ＶＣＣ，管腿１接地，管腿１、１４间并联电容Ｃ７，基准电压５Ｖｒｅｆ接串联的电阻Ｒ８、Ｒ９至地，其中点接Ｄ／Ａ转换芯片Ｕ７的管腿２、３、４、５； Ｄ／Ａ转换芯片Ｕ７的管腿１２接串联的电阻Ｒ１２、电位器Ｗ６、电阻Ｒ２２、电容Ｃ９到地，基准电压５Ｖｒｅｆ接串连的电位器ＷＺ、电阻Ｒ１３组成的调零电路至电位器Ｗ６和电阻Ｒ２２的连接点、Ｕ９Ａ的负输入端和通过电阻Ｒ１４接运算放大器Ｕ９Ａ输出端，Ｕ９Ａ的正输入端接地，－１５Ｖ通过串连的降压电阻Ｒ２４、Ｒ２２到地，Ｒ２４、Ｒ２２连接点和＋１５Ｖ分别向Ｕ９Ａ提供电压，Ｕ９Ａ的输出端通过电阻Ｒ１５接Ｕ９Ｂ的负输入端和通过并联的电阻Ｒ１７、电容Ｃ８，再和电阻Ｒ９串连接Ｕ９Ｂ的输出端，Ｕ９Ｂ的输出端通过电阻Ｒ２０接电流４～２０ｍＡ的输出端，电流４～２０ｍＡ的输出端通过串连的电阻Ｒ１８、Ｒ１６接地，电阻Ｒ１８、Ｒ１６的连接点接Ｕ９Ｂ的正输入端。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

Voltage signal conditioning circuit

A voltage signal conditioning circuit for automatic control terminal, which is characterized in that the circuit consists of a voltage transformer, sampling and amplifying circuit, A / D acquisition circuit, single chip processing circuit, D / A / I conversion circuit, V conversion circuit, reference circuit, the circuit of the specific connection are as follows: in transformer T1 primary side series resistance R21, transformer secondary side parallel bidirectional transient suppression diode CR1 and sampling resistor R1, the secondary side is connected with the ground, side non grounding terminal through the resistance R2 access amplifier U5BMXL1013 negative input, at the same time through pins output resistance R3 U5B access terminal and the U6PIC16F73 MCU 2, reference voltage 5Vref by the divider resistor R4 connected to the terminal through the resistance and positive input U5B R5; in the MCU reset pin 1 reset chip U8X5043 pins 7, provide a low level reset signal, at the same time through a pull-up resistor R6 in power VCC, 1, 4, 5 legs, 6 legs, 3 ground, 8 power supply pins U6PIC16F73 microcontroller VCC; the 5 is connected with a reference voltage 5Vref, pins 8 ground pins, 9, 10 and two Y1 crystal capacitors C4, C5 formed the oscillation circuit 20 is connected to the power pins VCC, 19 ground pins, pins 19, 20 parallel capacitor C6, 14 and 16 respectively by pins on pull resistance R10, R11 in power VCC tube, 12 legs, 13, 14 and 16 are respectively connected with the D / A conversion chip U7 13, 8 7, 6; D / A pins conversion chip U7 14 power VCC tube, 1 leg grounding, leg 1, 14 parallel capacitor C7, voltage reference 5Vref resistor in series, R9 to R8, which is connected to the D / A pins point conversion chip U7 2, 3. 4, 5; D / A pins conversion chip U7 12 series resistor R12, potentiometer W6, resistor R22 and capacitor C9, voltage reference 5Vref series resistor potentiometer WZ, R13 composed of a zeroing circuit to the potentiometer W6 and the resistance R22 of the connection point, the negative input end and by U9A the resistor R14 is connected to the operational amplifier U9A output, positive input ground U9A, 15V R24, R22 series by reducing resistance to ground, R24, R22 and 15V respectively provide connection point voltage to U9A, the output of the U9A negative input resistance R15 is connected to U9B through and through resistor R17, parallel capacitor C8, and resistor R9 series and then connected with the output end of the U9B U9B, the output end of the resistor R20 is connected with a current of 4 ~ 20mA output current. The output end of the 4 ~ 20mA series resistor R18, R16 grounding resistance R18, R16 connection point is connected with the input of U9B.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种调理电路，特别是指一种用于工业过程自动化控制终端设备中，用以将现场提供的交流电压信号调理成标准信号的电压信号调理电路，以供模拟量输入电路进行采集，随时监测现场控制设备供电电压的起伏，从而保证设备的正常运转，特别适合于石化、给排水、电力、冶金等领域的工业过程自动化控制终端设备测量交流电压信号，将电压信号转换为4～20mA电流信号传给模拟量输入电路，完成电流信号的测量和显示。
技术介绍
目前，在我国应用于工业自动化领域控制设备中将输入的单项电压信号调理成标准信号的电路，由于电路设计简单，在设计时也没有考虑降低现场干扰信号对电路的作用和破坏，造成单项电压转换信号误差大、输出不稳定、测量数据不准确，给整个自动化控制系统造成极大影响，另外，不能根据现场实际情况进行调零、调满度，给实际操作带来很大不便。
技术实现思路
本技术的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提出的一种用于自动化控制终端的电压信号调理电路，它可以同时将一路交流电压信号(0-500VAC)，转换成标准的4-20mA直流电流信号，不仅测量精度高，更适于根据实际情况进行调节，方便了实际操作。本技术的目的可以通过以下措施来达到一种用于自动化控制终端的电压信号调理电路，该电路由电压互感采样、放大、升压电路、A/D采集电路、单片机处理电路、D/A转换电路、V/I转换电路、基准电路组成，其电路的具体连接如下 在互感器T1原边串联电阻R21，互感器副边并联双向瞬变抑制二极管CR1和采样电阻R1，副边一端接地，副边非接地端通过电阻R2接入放大器U5B MXL1013负输入端，同时通过电阻R3接入U5B的输出端和单片机U6PIC16F73的管腿2，基准电压5Vref经分压电阻R4接在U5B的正输入端和通过电阻R5到地；在单片机的复位管脚1接复位芯片U8 X5043的管腿7，提供一个低电平的复位信号，同时通过上拉电阻R6接入电源VCC，管腿1、4、5、6接地，管腿3、8接电源VCC；单片机U6 PIC16F73的管腿5接基准电压5Vref，管腿8接地，管腿9、10接晶体Y1和两个电容C4、C5形成的振荡电路，管腿20接电源VCC，管腿19接地，管腿19、20间并联电容C6，管腿14、16分别通过上拉电阻R10、R11接入电源VCC，管腿12、13、14、16分别接D/A转换芯片U7的管腿13、8、7、6；D/A转换芯片U7的管腿14接电源VCC，管腿1接地，管腿1、14间并联电容C7，基准电压5Vref接串联的电阻R8、R9至地，其中点接D/A转换芯片U7的管腿2、3、4、5；D/A转换芯片U7的管腿12接串联的电阻R12、电位器W6、电阻R22、电容C9到地，基准电压5Vref接串连的电位器WZ、电阻R13组成的调零电路至电位器W6和电阻R22的连接点、U9A的负输入端和通过电阻R14接运算放大器U9A输出端，U9A的正输入端接地，-15V通过串连的降压电阻R24、R22到地，R24、R22连接点和+15V分别向U9A提供电压，U9A的输出端通过电阻R15接U9B的负输入端和通过并联的电阻R17、电容C8，再和电阻R9串连接U9B的输出端，U9B的输出端通过电阻R20接电流4～20mA的输出端，电流4～20mA的输出端通过串连的电阻R18、R16接地，电阻R18、R16的连接点接U9B的正输入端。本技术相比现有技术具有如下优点 该用于自动化控制终端的电压信号调理电路，该电路采用24VDC电源供电，采集的是一路0-500V交流电压信号，输出为标准4-20mA直流信号，输出信号可以通过模拟量输入电路采集送至控制器进行处理；该电路已经制成了模块，安装方便快捷；整个电路还提供了±6V瞬变保护；测量精度在常温下为常温±1.5％，全程温度范围±3％；由于本技术采用的都是工业级元器件，可适应的温度范围为-40℃～70℃，能够在较恶劣的环境下工作。附图说明图1.电压信号调理电路图；图2.电压信号调理电路程序流程图。具体实施方式请参考图1电压信号调理电路图，此电路的目的是测量0-500VAC电压信号。在电路的入口处使用了电压互感器接收电压信号，在互感器原边串联了一个电阻，使得副边可以得到0-2mA交流电流信号，对这个信号我们再进行电阻采样可得到0-1.2VAC信号供后面电路处理。采集电压信号并对信号进行处理，电路中使用了PIC16F73单片机，此单片机内置4路8位A/D。将0-1.2V交流信号进行放大和升压处理后送入这些A/D通道，经过处理变为数字信号送出。数字信号送入8位D/A转换器TLV5620转变为直流电压信号，再经过V/I转换电路输出4-20mA的直流电流信号，此电流信号可带700Ω左右的负载。该电路由电压互感采样、放大、升压电路、A/D采集电路、单片机处理电路、D/A转换电路、V/I转换电路、基准电路、电源电路组成，现对各部分进行说明。电压互感采样、放大、升压电路在输入端经过互感器T1并联6V双向瞬变抑制二极管CR1和采样电阻R1，其中二极管是为了降低干扰信号对电路的作用和破坏，T1的副边输出0-2mA交流电流，R1为采样电阻，产生0-1.2V交流电压，输入端通过电阻R2接入放大器U5 MXL1013负输入端，同时通过电阻R3接入U5的输出端；由于此信号由一部分处在零电位以下，所以需要将信号整体波形升至零电位之上，电路中采用一个5V基准电压经过分压接在放大器的正端将信号提升至零点电位之上，然后信号经过放大送到后面电路中。U5的输出端接入单片机U6 PIC16F73的管腿A0。A/D采集电路电路中使用了单片机U6 PIC16F73自带的8位A/D转换功能。此A/D转换器是采用逐次逼近法进行数模转换，其模拟基准电压可用软件编程选择，可以为芯片的正电源电压Vdd，也可以从Vref引脚上外加电压值，本电路采用外加基准电压。单片机U6的管腿A3接入5Vref，Vss管腿接地，其管腿9、10之间并联一个晶体Y1和两个电容C4、C5接地，形成的振荡电路，为单机片提供工作频率。管腿C1、C2、SCL、C5分别接入D/A转换芯片的管腿LDAC、LOAD、CLK、DATA，其中单片机的管腿SCL、C5通过上拉电阻接入电源VCC，使其在没有信号时为高电平；管腿Vdd接入电源VCC，通过滤波电容C6接地，管腿Vss接地；为了加电得到一个可靠的复位信号，在单片机的复位管脚接上芯片U8 X5043，它在加电时可为单片机提供一个低电平的复位信号，管腿Vpp接入复位芯片U8 X5043的管腿RST，同时通过上拉电阻R6接入电源VCC。D/A转换电路电路中使用了D/A转换芯片U7 TLV5620，其管腿VCC接入5V电源，通过电容C7接地，管腿GND接地；它提供了四路8位D/A转换，输出为直流电压信号。满足了本电路只需要一路转换的需要。U7的管腿REFA、REFB、REFC、REFD分别通过电阻R8接入5Vref，同时通过下拉电阻R9接地；U7提供了标准的SPI接口，用它与单片机PIC16F73的SPI进行接口简化了电路和程序的设计；通过管腿DACA通过由电阻、电位器、运算放大器组成的反相加法器接入V/I转换电路。V/I转换电路 在电路中可以通过调节电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞凌，庄贵林，
申请(专利权)人：北京安控科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：