基于放大器的可调压流转换电路和信号采集系统技术方案

本发明专利技术涉及基于放大器的可调压流转换电路和信号采集系统；可调压流转换电路，包括依次连接的反相放大器、反相器和隔离变送器，反相放大器包括第一电阻、第一运放和电位器，第一电阻的一端用于外接电压信号输入，另一端与第一运放的反相输入端连接；电位器的一端与第一运放的反向输入端连接，另一端与第一运放的输出端连接；第一运放的输出端还与反相器的输入连接；其中，通过改变电位器的阻值以调整第一运放输出的电压信号大小，进而调整隔离变送器的输出信号端输出的电流大小。本发明专利技术通过改变电位器的阻值，相应地，隔离变送器输出的电流信号也随之改变，可实现0

【技术实现步骤摘要】
基于放大器的可调压流转换电路和信号采集系统


[0001]本专利技术属于工业测控
，具体涉及基于放大器的可调压流转换电路和信号采集系统。

技术介绍

[0002]随着工业科技的日益发展，工业应用中需要传输各种各样的信号。例如，工业上测量的各种非电物理量，如速度、压力、温度等，上述非电物理量需要通过传感器检测并转换成模拟量信号，才能远距离传输至远端的控制室或显示设备上。目前，采用较多的信号传输方式为通过电流来传输模拟量信号，这是因为使用电压传输信号会出现衰减并容易受到干扰，而通过电流来传输信号不会因为距离长而出现衰减的情况。
[0003]工业领域的传感器和仪表大多采用4
‑
20mA电流来传输模拟量信号，4
‑
20mA电流输出电路是一种恒流源电路。一般而言，电路的输入是电压信号，输出是电流信号，例如，公开号为CN112003481A公开的一种4
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20mA电流隔离输出电路，其根据设定的输入电压和电流采样电阻的阻值得到最终输出的电流，其只有调整输入电压，才能调整输出的电流大小。然而，对于单片机而言，其只能输出0V或者3.3V的电压，对于上述的4
‑
20mA电流隔离输出电路，就无法对输出的电流进行调整。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的是提供满足前述需求的基于放大器的可调压流转换电路和信号采集系统。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]基于放大器的可调压流转换电路，包括依次连接的反相放大器、反相器和隔离变送器，反相放大器包括第一电阻、第一运放和电位器，第一电阻的一端用于外接电压信号输入，另一端与第一运放的反相输入端连接；电位器的一端与第一运放的反向输入端连接，另一端与第一运放的输出端连接；第一运放的输出端还与反相器的输入连接；
[0007]其中，通过改变电位器的阻值以调整第一运放输出的电压信号大小，进而调整隔离变送器的输出信号端输出的电流大小。
[0008]作为优选方案，所述反相器包括第二电阻、第二运放和第三电阻，第二电阻的一端与第一运放的输出端连接，另一端与第二运放的反相输入端连接；第三电阻的一端与第二运放的反向输入端连接，另一端与第二运放的输出端连接；第二运放的输出端还与隔离变送器的输入信号端连接；
[0009]其中，第二电阻和第三电阻的阻值相等。
[0010]作为优选方案，所述第一运放的输出端输出的负电压信号为：
[0011][0012]其中，R1和R2分别为第一电阻和电位器的阻值，－为反相，U0为外接电压信号的电
压值；
[0013]所述第二运放的输出端输出的正电压信号为：
[0014][0015]其中，R3和R4分别为第二电阻和第三电阻的阻值。
[0016]作为优选方案，所述隔离变送器的输出信号端输出的电流与隔离变送器的输入信号端输出的电压呈比例关系。
[0017]作为优选方案，所述隔离变送器的输入信号端输出电压范围为0～5V。
[0018]作为优选方案，所述隔离变送器的输出信号端输出电流范围为0～20mA。
[0019]作为优选方案，所述第二运放的输出端输出的正电压信号不超过5V。
[0020]作为优选方案，所述隔离变送器的型号为TF6234N。
[0021]本专利技术还提供一种信号采集系统，包括单片机、供电模块和如上任一方案所述的可调压流转换电路，供电模块用于对单片机以及可调压流转换电路供电，单片机用于提供外接电压信号。
[0022]作为优选方案，所述单片机输出0V或3.3V。
[0023]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
[0024]本专利技术的可调压流转换电路，通过改变电位器的阻值，相应地，第一运放输出的负电压信号、第二运放输出的正电压信号和隔离变送器输出的电流信号也随之改变，可实现0
‑
20mA电流输出，扩大了电流的输出范围，实现可调的压流转换功能。
[0025]本专利技术的信号采集系统，可根据信号的类型选择相应的电流输出，适用性强。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1的可调压流转换电路的电路结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例1的信号采集系统的构架图。
具体实施方式
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0029]实施例1：
[0030]如图1所示，本实施例的基于放大器的可调压流转换电路，包括依次连接的反相放大器、反相器和隔离变送器。
[0031]具体地，反相放大器包括电阻R1、第一运放U1和电位器R2，电阻R1的一端用于外接电压信号IN输入，另一端与第一运放U1的反相输入端连接；电位器R2的一端与第一运放U1的反向输入端连接，另一端与第一运放U1的输出端连接；第一运放U1的同相输入端接地，第一运放U1的输出端与反相器的输入连接。其中，通过改变电位器R2的阻值，可以调整第一运放U1的输出端输出的电压信号大小，进而调整隔离变送器U3的输出信号端输出的电流大
小。
[0032]本实施例的第一运放U1的输出端输出的负电压信号A1的电压为：
[0033][0034]其中，R1和R2分别为电阻R1和电位器R2的阻值，－为反相，U0为外接电压信号IN的电压值。
[0035]本实施例的反相器包括电阻R3、第二运放U2和电阻R4，电阻R3的一端与第一运放U1的输出端连接，另一端与第二运放U2的反相输入端连接；电阻R4的一端与第二运放U2的反向输入端连接，另一端与第二运放U2的输出端连接；第二运放U2的同相输入端接地，第二运放U2的输出端还与隔离变送器U3的输入信号端连接。其中，第二电阻和第三电阻的阻值相等，实现反相即可。
[0036]本实施例的第二运放U2的输出端输出的正电压信号A2的电压为：
[0037][0038]其中，R3和R4分别为电阻R3和电阻R4的阻值。
[0039]本实施例的隔离变送器的型号为TF6234N，隔离变送器的输出信号端输出的电流与隔离变送器的输入信号端输出的电压呈比例关系：
[0040]A
out
＝k*U2(3)
[0041]其中，k为比例系数，例如k＝4，具体根据实际应用需求进行确定。
[0042]本实施例的可调压流转换电路的原理如下：
[0043]电阻R1、第一运放U1和电位器R2组成一个反相比例放大器(即反相放大器)，反相放大器输出的负电压信号A1与外接电压信号IN的关系式如上述公式(1)所示；在反相放大器中，电位器R2的阻值是任意改变的，可以根据实际应用需求改变电位器R2的阻值，随着电位器R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于放大器的可调压流转换电路，其特征在于，包括依次连接的反相放大器、反相器和隔离变送器，反相放大器包括第一电阻、第一运放和电位器，第一电阻的一端用于外接电压信号输入，另一端与第一运放的反相输入端连接；电位器的一端与第一运放的反向输入端连接，另一端与第一运放的输出端连接；第一运放的输出端还与反相器的输入连接；其中，通过改变电位器的阻值以调整第一运放输出的电压信号大小，进而调整隔离变送器的输出信号端输出的电流大小。2.根据权利要求1所述的基于放大器的可调压流转换电路，其特征在于，所述反相器包括第二电阻、第二运放和第三电阻，第二电阻的一端与第一运放的输出端连接，另一端与第二运放的反相输入端连接；第三电阻的一端与第二运放的反向输入端连接，另一端与第二运放的输出端连接；第二运放的输出端还与隔离变送器的输入信号端连接；其中，第二电阻和第三电阻的阻值相等。3.根据权利要求2所述的基于放大器的可调压流转换电路，其特征在于，所述第一运放的输出端输出的负电压信号为：其中，R1和R2分别为第一电阻和电位器的阻值，－为反相，U0为外接电压信号的电压值；所述第二运放的输出端输出的正电压信号为：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立富，冯雨轩，陈娟，夏凤强，吴强，陈东，晏明月，于志伟，
申请(专利权)人：杭州春来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：