电流环信号检测保护电路的制作方法

1.本实用新型属于电流环信号检测技术领域，具体涉及一种4
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20ma电流环信号检测保护电路。


背景技术：

2.在工业自动化场合，为避免工频干扰和分布电阻产生的压降，有许多类型的传感器使用4
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20ma的电流信号进行模拟信号量的传输。如果在信号采集部分不做任何处理，一旦传感器短路或者因操作不当造成短路，则非常容易对信号采集电路造成损坏。
3.传统的4
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20ma电路一般采用滤波器、专用保护芯片或者分段隔离变送等几种保护方案。存在成本高，施工复杂和影响传输精度等不足之处。鉴于现有技术存在的不足之处，需要一种能够避免因输入电流过大导致信号采集电路损坏的4
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20ma电流环信号检测的保护电路进行端口保护。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种电流环信号检测保护电路，能够实现对4
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20ma电流信号的检测和电流流通路径的切换，避免因为输入电流过大导致信号采集电路中的检流电阻损坏。
5.本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电流环信号检测保护电路，包括：
6.保护电路：根据输入电流的大小切换电流流过路径；
7.检流电路：对电流进行采样检测；
8.rc低通滤波电路：去除电流信号中的交流成分，使直流通过；
9.所述保护电路一端与检流电路和rc低通滤波电路相连，另一端连接电流输入信号；所述检流电路一端与保护电路和rc低通滤波电路相连，另一端连接电源地；所述rc低通滤波电路一端与检流电路和保护电路相连，另一端连接电源地。
10.进一步的，所述保护电路包括电阻r40、电阻r39、电阻r32、电阻r29、npn三极管q11、npn三极管q12、电容c62；所述电阻r40一端与电流输入信号端i
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in相连，另一端与npn三极管q12集电极和npn三极管q11基极相连；所述电阻r39一端与电流输入信号端i
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in相连，另一端与npn三极管q12基极和电阻r32、电容c62一端相连；电阻r32另一端与npn三极管q11发射极和电阻r29一端相连；电容c62另一端与npn三极管q12发射极和电阻r29另一端相连，电容c62与电阻r29连接处为保护电路输出端，保护电路输出端连接检流电路和rc低通滤波电路。
11.进一步的，所述检流电路包括检流电阻r3，所述检流电阻r3为低温漂精密电阻，其与被检测电路串联。
12.进一步的，所述rc低通滤波电路包括电阻r4和电容c3；电阻r4一端与检流电路和保护电路相连，另一端与电容c3相连，电容c3的另一端与电源地相连；电阻r4与电容c3连接
处为rc低通滤波电路输出端，连接至后面的adc电路。
13.本实用新型有益效果：实现了对4
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20ma电流信号的检测和电流流通路径的切换，避免因为输入电流过大导致信号采集电路中的检流电阻损坏。rc低通滤波电路可以滤除掉输出信号中高频交流成分，为后面的adc电路提供更纯净的直流信号。
附图说明
14.图1是本实用新型电路拓扑结构图；
15.图2是本实用新型电路结构图。
具体实施方式
16.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
17.实施例1
18.一种电流环信号检测保护电路，包括：保护电路、检流电路、rc低通滤波电路。
19.电流信号i
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in的输入范围：4
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20ma。
20.保护电路：此部分电路的功能是根据i
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in输入电流的大小来切换电流流过路径，避免因电流过大在检流电阻上产生超过其额定值的功耗，导致检流电阻损坏。此部分电路包括两个npn三极管q11和q12，四个电阻r40、r39、r32和r29，一个电容c62。保护电路一端与检流电路和rc低通滤波电路相连，另一端连接4
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20ma输入信号。电阻r40优选值为10kω，电阻r39优选值为33kω，电阻r32优选值为1kω，电阻r29优选值为20ω，npn三极管q11、q12优选型号是bc847bw，电容c62优选值为470nf。电阻r40一端与电流输入信号端i
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in相连，另一端与npn三极管q12集电极3和npn三极管q11基极1相连。电阻r39一端与电流输入信号端i
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in相连，另一端与npn三极管q12基极1和电阻r32、电容c62一端相连。电阻r32另一端与npn三极管q11发射极2和电阻r29一端相连。电容c62另一端与npn三极管q12发射极2和电阻r29另一端相连，电容c62与电阻r29连接处为保护电路输出端，保护电路输出端连接后面的检流电路和rc低通滤波电路。
21.保护电路具体原理是：当i
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in处输入信号电流小于25ma时，npn三极管q12截止、呈现高阻状态，npn三极管q11导通、呈现低阻状态，i
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in处输入信号电流主要流过npn三极管q11、电阻r29。当i
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in处输入信号电流超过25ma时，npn三极管q12组件导通、呈现低阻状态，npn三极管q11逐渐截止、呈现高阻状态，i
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in处输入信号电流主要流过电阻r40,npn三极管q12。电阻r40与检流电阻r3相比阻值较大，电阻r40两端分担更多的电压，避免了检流电阻r3上产生的功耗超过其额定功率导致损坏。
22.检流电路：此部分电路包括一个低温漂精密检流电阻r3。检流电阻r3一端与保护电路和rc低通滤波电路相连，另一端连接电源地。此部分电路的功能是，检流电阻r3与被检测电路串联，电流信号流过检流电阻r3后将电流信号转换为电压信号，检流电阻r3两端的电压与待测电流成正比，以达到对电流进行采样的目的。检流电阻r3优选值是100ω，其选用低温漂精密电阻性能稳定，既是检流电路的核心元件，也是保护电路的保护对象。检流电路的具体原理是欧姆定律：
[0023][0024]
流过检流电阻r3的电流与检流电阻r3两端的电压成正比，将电流信号转换为电压信号，然后将电压信号提供给后面的adc采集量化为数字信号。
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rc低通滤波电路：此部分电路的功能是去除信号中的交流成分，让直流通过。包括一个电阻r4和一个电容c3。电阻r4一端与检流电路和保护电路相连，另一端与电容c3相连，电容c3的另一端与电源地相连；电阻r4优选值为4.7kω，电容c3优选值为47nf。电阻r4和电容c3组成一阶无源rc低通滤波器，可以滤除掉输出信号中高频交流成分，为后面的adc电路提供更纯净的直流信号。信号经过rc低通滤波电路后，进入adc转换电路将模拟量转换为数字量。
[0026]
本实施例实现了避免因为输入电流过大导致信号采集电路的检流电阻损坏。
[0027]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。