一种高精度4-20mA测量电路的制作方法

本实用新型涉及一种高精度4-20mA测量电路，属于变送器输出电流测量技术领域。

背景技术：

在工业现场，测量变送器的输出电流时，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：

第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：解决了在测量变送器的输出电流时，如何避开相关噪声影响、避免电压降的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种高精度 4-20mA测量电路，其特征在于，包括接4-20mA直流电流信号的正极信号端、负极信号端、第二光电二极管，正极信号端分别与双向瞬变抑制二极管负极、稳压管的一端连接，双向瞬变抑制二极管的另一端分别连接负极信号端、第一电阻的一端、第三电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接第一光电二极管的正极、第一运算放大器的反向输入端，第三电阻的另一端分别连接第一光电二极管的负极、发光二极管的负极、稳压管的正极，第一运算放大器的输出端连接电阻的一端，电阻的另一端连接发光二极管的正极，稳压管的两端分别连接第一运算放大器的偏置端；第二光电二极管的负极分别连接第二运算放大器的反向输入端、第二电阻的一端，第二运算放大器的输出端分别连接第二电阻的另一端、第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接第三电容的一端，第三电容的另一端、第二光电二极管的正极、第二运算放大器的正向输入端接地。

优选地，所述的稳压管的两端并联有第一电容；第二电阻的两端并联有第二电容。

优选地，所述的发光二极管、第一光电二极管、第二光电二极管设于同一个线性光耦芯片内。

优选地，所述的第二运算放大器的两个偏置端分别连接电源和接地。

测量变送器的输出电流时，本实用新型采用电流来传输信号，由于电流对噪声并不敏感，传输线不会受到噪声的干扰，避免传输线的分布电阻而产生电压降，通过本实用新型实现对工业现场相关对应信号的高精度测量。

附图说明

图1为一种高精度4-20mA测量电路的示意图(起始部分电路)；

图2为一种高精度4-20mA测量电路的示意图(输出电压部分电路)。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型为一种高精度4-20mA测量电路，位于测控装置中，如图1、图 2所示，其包括接4-20mA直流电流信号的正极信号端IN+、负极信号端IN-、第二光电二极管PD2，正极信号端IN+分别与双向瞬变抑制二极管V1负极、稳压管 V2的一端连接，双向瞬变抑制二极管V1的另一端分别连接负极信号端IN-、第一电阻R1的一端、第三电阻R3的一端，第一电阻R1的另一端分别连接第一光电二极管PD1的正极、第一运算放大器N701的反向输入端，第三电阻R3的另一端分别连接第一光电二极管PD1的负极、发光二极管LED的负极、稳压管V2的正极，第一运算放大器N701的输出端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接发光二极管LED的正极，稳压管V2的两端分别连接第一运算放大器N701的偏置端；第二光电二极管PD2的负极分别连接第二运算放大器N702的反向输入端、第二电阻R2的一端，第二运算放大器N702的输出端分别连接第二电阻R2的另一端、第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端、第二光电二极管PD2的正极、第二运算放大器N702的正向输入端接地。第二运算放大器N702的两个偏置端分别连接电源和接地。稳压管 V2的两端并联有第一电容C1；第二电阻R2的两端并联有第二电容C2。

发光二极管LED、第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2同在一个线性光耦芯片内。

本实用新型的工作过程如下：

在正极信号端IN+、负极信号端IN-加入4-20mA直流电流信号，5.1V的稳压管V2给第一运算放大器N701供电，4-20mA在第三电阻R3上形成 0.048V-0.24V的压降，通过第一电阻R1输入到第一运算放大器N701的反向输入端，第一运算放大器N701的输出端电压给发光二极管LED提供一个线性电压，使得发光二极管LED的电流随着4-20mA的变化而变化，输出电压经过第二电阻R2和第二光电二极管PD2分压输入第二运算放大器N702的反向端，经第二运算放大器N702后输出。

测量变送器的输出电流时，由于电流对噪声并不敏感，本实用新型采用电流来传输信号。

其中，4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

4～20mA电流环(电流环为变送器输出)有两种类型：二线制和三线制。当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。二线制变送器是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～ 20mA来反映信号的大小。