一种自动求变送器电流平均值的电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变送器信号处理技术，尤其是一种自动求变送器电流平均值的电 路。
【背景技术】
[0002] 在很多情况下，同一参数测量的结果需要使用多点测量值电流的平均值。当测量 系统的传感器输入通道数量不够，特别是测量系统在设计之初是使用单个参数测量变送器 进行参数测量与变送，需要增加参数测量变送器的数量，改成使用多点测量值的平均值方 案时，测量系统将面临需要重新设计的情况。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为多点测量值的电流平均值计算提供一种解决方案，即能够自动 判断计算多个变送器电流的平均值并输出的电路。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种自动求变送器电流平均值的电路，由多路 开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成。
[0005] 所述多路开关电流平均值单元包括条结构与参数相同的多路开关分流支路1一 /?，/?为大于等于2的整数；每条多路开关分流支路设有1个电流输入端，每个电流输入端都 可以接入1个变送器电流环路。所述多路开关电流平均值单元还设有分流输出端。
[0006] 设i为大于等于1、小于等于的整数，多路开关分流支路i设有电流输入端Ii和 取样电压输出端Vi。
[0007] 所述多路开关分流支路i由取样电阻Ri、开关Kil、多路开关Ki2以及分流电阻 Ril-Ri/?组成。
[0008] 所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共 地；取样电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压输出端Vi。
[0009] 所述多路开关Ki2有1个公共端和个开关端，个开关端为开关端il一i/7;所 述分流电阻Ril-Rifl的一端分别连接至开关端il一i/?，另外一端并联至分流输出端；多 路开关Ki2由多路开关控制信号S?- S1控制。
[0010] 所述开关Kil的一端连接至取样电阻Ri的输入电流Ii流入端，另外一端连接至 多路开关Ki2的公共端；开关Kil的通断由开关控制信号SWi控制。
[0011] 所述多路开关电流平均值单元还包括有电阻R0 ;电阻R0的两端分别连接至分流 输出端和公共地。
[0012] 所述比较信号单元由个下限比较器CA11 -CAM、/?个上限比较器CA12 -CA/72 以及比较电压阈值电路组成；所述比较电压阈值电路设有下限比较电压阈值端和上限比较 电压阈值端。
[0013] 所述个下限比较器CA11- CAM分别将取样电压VI- V/7与下限比较电压阈值 比较，输出下限比较信号SW11- SW/71;所述个上限比较器CA12- CA/?2分别将取样电压 VI- V/7与上限比较电压阈值比较，输出上限比较信号SW12- SW/?2。
[0014] 所述开关控制信号单元为组合逻辑电路；开关控制信号单元的输入信号是下限比 较信号SW11- SW/71、上限比较信号SW12- SW/72,输出是开关控制信号SW1- SW/7、多路开 关控制信号S?- S1。
[0015] 所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电 流变送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至多路开关 电流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端。
[0016] 所述开关控制信号单元的逻辑功能由CPLD实现。
[0017] 所述多路开关Ki2和开关Kil的功能由8选1模拟开关器件⑶4051实现，最多有 8个电流输入端。
[0018] 所述电流平均值放大变送单元由电流变送器和三极管V01、电容C01组成。
[0019] 上述电路实现自适应变送器电流平均值的方法是： 开关控制信号SWi有效时，开关Kil导通；开关控制信号SWi无效时，开关Kil断开。
[0020] 当取样电压Vi处于下限比较电压阈值VREF1和上限比较电压阈值VREF2范围之 间时，开关控制信号SWi有效；否则，开关控制信号SWi无效。
[0021] 依据开关控制信号SW1- SW/7产生多路开关控制信号S- S1的规则是：S- S1 是一个位二进制编码信号，S?为最高位，S1为最低位；当个开关控制信号SW1 -SW/7中 有个有效，且P为大于等于1、小于等于的整数时，该位二进制编码信号的二进制值等 于一 1 ;当个开关控制信号SW1 -SW/7全部无效时，该位二进制编码信号的二进制值 可为任意值；?取满足表达式2n的最小整数。
[0022] 多路开关控制信号S?-S1控制多路开关的规则是：多路开关控制信号S?-S1 的二进制编码信号二进制值等于P- 1时，多路开关Ki2的开关端i/7与其公共端接通。
[0023] 设多路开关分流支路1取样电阻R1的取值为R，电流平均值放大变送单元的电流 放大倍数为么所述多路开关电流平均值单元各电阻的参数为
【主权项】
1. 一种自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于： 由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送 单元组成； 所述多路开关电流平均值单元包括/7条结构与参数相同的多路开关分流支路1 一 /7,/7 为大于等于2的整数；每条多路开关分流支路设有1个电流输入端；所述多路开关电流平 均值单元还设有分流输出端； 设i为大于等于1、小于等于/7的整数，多路开关分流支路i设有电流输入端Ii和取样 电压输出端Vi; 所述多路开关分流支路i由取样电阻Ri、开关KiU多路开关Ki2以及分流电阻Ril-Ri/?组成； 所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取 样电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压输出端Vi; 所述多路开关Ki2有1个公共端和/7个开关端；所述/7个开关端为开关端il一i/7;所 述分流电阻Ril-Rifl的一端分别连接至开关端il一i/?，另外一端并联至分流输出端；多 路开关Ki2由多路开关控制信号Sm-Sl控制； 所述开关Kil的一端连接至取样电阻Ri的输入电流Ii流入端，另外一端连接至多路 开关K』2的公共端； 开关Kil的通断由开关控制信号SWi控制；开关控制信号SWi有效时，开关Kil导通； 开关控制信号SWi无效时，开关Kil断开；取样电压Vi处于下限比较电压阈值VREFl和上 限比较电压阈值VREF2范围之间时，开关控制信号SWi有效；否则，开关控制信号SWi无效； 所述多路开关电流平均值单元还包括有电阻RO;电阻RO的两端分别连接至分流输出 端和公共地； 所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电流变 送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至多路开关电流 平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端； 所述比较信号单元由个下限比较器CAll-CA/71、/?个上限比较器CA12 -CA/72以及 比较电压阈值电路组成；所述比较电压阈值电路设有下限比较电压阈值端和上限比较电压 阈值端； 所述个下限比较器CAll-CAM分别将取样电压Vl-V/7与下限比较电压阈值比较， 输出下限比较信号SWll-SWM;所述个上限比较器CA12 -CA/?2分别将取样电压Vl- V/?与上限比较电压阈值比较，输出上限比较信号SW12 -SW/?2 ; 所述开关控制信号单元为组合逻辑电路；开关控制信号单元的输入信号是下限比较信 号SWll-SW/?1、上限比较信号SW12 -SW/?2,输出是开关控制信号SWl-SW/?、多路开关控 制信号Sffi -Sl; 多路开关控制信号Sm-Sl由开关控制信号SWl-SW确定，其规则是：Sm-Sl是一 个位二进制编码信号，Sffi为最高位，SI为最低位；当/7个开关控制信号SWI-SW/7中有 /7个有效，且/7为大于等于1、小于等于/7的整数时，该位二进制编码信号的二进制值等于 /7- 1 ;当/7个开关控制信号SWl-SW/7全部无效时，该〃?位二进制编码信号的二进制值可 为任意值；?取满足表达式之?!的最小整数； 多路开关控制信号s?-SI控制多路开关的规则是：多路开关控制信号S?-SI的二 进制编码信号二进制值等于/7 - 1时，多路开关Ki2的开关端i/7与其公共端接通； 设多路开关分流支路1中取样电阻Rl的取值为R，电流平均值放大变送单元的电流放 大倍数为么所述多路开关电流平均值单元各电阻的参数为
2. 如权利要求1所述的自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：所述开关控制 信号单元的逻辑功能由CPLD实现。
3. 如权利要求1所述的自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：所述多路开关 Ki2和开关Kil的功能由8选1模拟开关器件⑶4051实现。
4. 如权利要求3所述的自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：最多有8个电 流输入端。
5. 如权利要求1所述的自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：所述电流平均 值放大变送单元由电流变送器和三极管VOl、电容COl组成。
6. 如权利要求1所述的自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：所述电流输入 端接入的输入电流有效范围是4-20mA。
7. 如权利要求1所述的自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：确定下限比较
【专利摘要】本发明公开了一种自动求变送器电流平均值的电路，由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成，设有多个电流输入端，一个平均值电流变送输出端，能够判别各电流输入端的输入电流是否在4-20mA有效范围之内，且将在有效范围之内的输入端电流的平均值计算出来，并从平均值电流变送输出端输出，可以用在需要计算多个变送器电流的平均值并输出的场合。
【IPC分类】G01R19-25
【公开号】CN104714085
【申请号】CN201510001156
【发明人】凌云, 孔玲爽, 袁川来, 李勇, 罗树英
【申请人】湖南工业大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月5日