一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器的制作方法

本发明属于测控仪表技术领域，具体涉及一种用于谐振式密度计测量的4-20mA电流传输电路，同时也适用各种4-20mA电流环应用场合，特别适合在矿山选矿厂应用的谐振式密度计中应用。

背景技术：

电流环是一种模拟通信方式，与各种现代数字通信方式相比，它不需要复杂的编码、解码工作，通信方式简单；具有较高的抗干扰能力，在噪声环境复杂的工业现场具有很高的可靠性。

目前，现有的电流环电路，存在以下缺陷：

(1)在强电磁环境下应用，易引入电磁干扰，影响到系统的稳定性；

(2)在野外应用时，易引入雷电造成仪表或设备系统损坏；

(3)接线要注意区分正负极性，错误的连接会造成信号不能传输，甚至会造成接口电路损坏。

为解决电流环接口电路存在的上述问题，《华电技术》2013年12月发表的“4-20mA电流输出回路抗射频干扰研究”一文中针对电流环回路所遭遇的射频干扰问题进行了探讨，采取的措施是在线路中设置磁珠抑制高频干扰。《电子设计及应用》2006年第8期发表的“4-20mA电流环隔离接口芯片IDC3516的应用”一文提及了IDC3516芯片，该芯片可以实现电流环电气隔离，通过电气隔离消除电磁干扰信号。

上述已有的措施只是局部性的且不成系统，功能上只能抑制和消除电磁干扰信号，无法满足电流环接口电路的防雷要求，也不能实现输入极性自动调整的功能。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种电路性能稳定、可靠性高、抗干扰的防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器，可以有效的抑制电磁干扰信号通过电流环电路，防止雷电对设备系统的损害，用户在接线时无需区分正负极，避免了接线错误造成设备的损坏。

为实现本发明的上述目的，本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器采用以下技术方案：

本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器包括输入端、输出端。所述的输入端含有I1、I2、EGND三个接口，所述的输出端含有I+、I-、EGND三个接口，在输入端、输出端之间还顺序设有TVS管、整流桥、共模滤波器及滤波电容；所述的滤波电容含有电容C1、电容C2、电容C3,电容C1、电容C2、电容C3顺序连接并形成回路。所述输入端的I1通过TVS管的Z1接EGND，所述输入端的I2通过TVS管的Z2接EGND，所述输入端的I1通过TVS管的Z3连接I2。所述整流桥的AC1端连接输入端的I1，所述整流桥的AC2端连接输入端的I2，所述整流桥的输出端DC+连接共模滤波器的第一个输入引脚；所述整流桥的输出端DC-连接共模滤波器的第二个输入引脚。所述输出端的I+与共模滤波器的第一输出引脚连接，所述输出端的I-与共模滤波器的第二输出引脚连接，所述输出端的I+通过电容C1与EGND连接，所述输出端的I-通过电容C2与EGND连接，所述输出端的I+通过电容C3与输出端的I-连接。

为增强抗干扰能力，抑制强电场和感应雷对设备的破坏，适应谐振式密度计测量测量环境特别是铁矿山选矿厂强电磁环境、强噪声环境等恶劣环境的需求，所述的整流桥采用DB107，所述的共模滤波器采用SCM7038F，所述的TVS管的Z1、Z2皆采用P6KE36A,所述的TVS管的Z3采用P6KE36CA。

本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器的工作原理为：

当输入端的I1为正、I2为负时，输入电流经整流桥整流后使输出端的I+为正、I-为负。当输入端的I1为负、I2为正时，输入电流经整流桥整流后使输出端仍然以I+为正、I-为负。

当干扰信号由输入端的I1与I2引入时，干扰信号经共模滤波器和电容C1、C2、C3抑制和过滤，避免了干扰信号对输出的影响。

当雷电引入到输入端时，雷电高压高于TVS管的阈值电压时，TVS管导通高压经过AGND端泄放到大地，避免了雷电高压对后级的破坏。

本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器采用以上技术方案后，具有以下优点：可显著提高仪表及系统的抗干扰能力、抑制强电场和感应雷对设备的破坏，用户在输入端接线时无需区分正负极，避免了极性连接错误造成设备损坏。

附图说明

图1为本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器电路原理框图；

图2为本发明本发明防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器电路结构联系示意图。

附图标记为：1-输入端；2-TVS管；3-整流桥；4-共模滤波器；5-输出端，a-共模滤波器的第一输出引脚，b-共模滤波器的第一输出引脚，c-共模滤波器的第二输出引脚，d-共模滤波器的第二个输入引脚。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器做进一步详细说明。

由图1所示的本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器电路原理框图并结合图2看出，本发明防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器是由输入端1、TVS管2、整流桥3、共模滤波器4、滤波电容、输出端5顺序联接构成，所述的输入端1含有I1、I2、EGND三个接口，所述的输出端5含有I+、I-、EGND三个接口，所述的滤波电容含有电容C1、电容C2、电容C3,电容C1、电容C2、电容C3顺序连接并形成回路；所述的整流桥3为DB107，所述的共模滤波器4为SCM7038F。

所述输入端1的I1通过TVS管2的Z1接EGND，所述输入端1的I2通过TVS管2的Z2接EGND，所述输入端1的I1通过TVS管的Z3连接I2；所述的TVS管2的Z1、Z2皆采用P6KE36A,所述的TVS管2的Z3采用P6KE36CA。

所述整流桥3的AC1端连接输入端1的I1，所述整流桥3的AC2端连接输入端1的I2，所述整流桥3的输出端DC+连接共模滤波器4的第一个输入引脚a，所述整流桥3的输出端DC-连接共模滤波器4的第二个输入引脚d；所述输出端5的I+与共模滤波器4的第一输出引脚b连接，所述输出端5的I-与共模滤波器4的第二输出引脚c连接，所述输出端5的I+通过电容C1与EGND连接；所述输出端5的I-通过电容C2与EGND连接，所述输出端5的I+通过电容C3与输出端5的I-连接。

本发明一种防雷、输入极性自动调整的电流环接口适配器已经在谐振式密度计及其它矿山测量仪表中应用，两年多的现场应用实践证明，本发明具有电路性能稳定、可靠性高、可防雷、抗干扰性能好的特点，技术效果、经济效果明显。