一种8路4-20mA电流模拟信号分线系统的制作方法

本发明涉及电子电路技术领域，发明一种实现8路4-20ma电流模拟信号分线输出。

背景技术：

一般仪器仪表信号的电流范围为4-20ma，如传感和测量应用等产品。在规模化或并行化处理的电路系统中，该范围信号的分线装置有着极大的应用价值。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：采用16位精度ad/da转换芯片实现8路4-20ma电流信号的分线装置。

为了解决上述技术问题，本发明由8路4-20ma模拟信号ad转换模块、mcu控制模块、多路da转换输出模块三大模块构成。信号处理步骤如下：

s1、在输入模拟信号ad转换模块，使用ad7689芯片同时采集8路4-20ma模拟信号，转换成数字信号传入stm32核心的控制模块；

s2、根据分线数目的需求，mcu将采集到的每一路数字信号传给相应的dac转换输出模块；

s3、da转换输出模块将接收到的数字信号转换成对应的模拟信号，完成分线需求。

上述技术方案具有如下优点：分线设计通过ad、da转换实现，ad/da芯片采用16位精度转换芯片，具有极高的精度范围；采用的ad7689芯片能实现同时对8路4-20ma模拟信号采集。

附图说明

图1是本方案的整体模块框图；

图2是输入信号opa4317缓冲电路图；

图3是ad7689芯片及外围电路图；

图4是dac161p997da转换输出信号图；

图5是stm32f407v控制电路图；

图6是lm2596为核心的供电模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明。

本发明采用ad7689、stm32f407v、dac161p997等主要芯片实现对4-20ma电流信号的分线装置。

图1所示为8路模拟信号一分二的分线装置总框图。mcu_4-20ma.schdoc为stm32核心的控制模块，adc4-20ma.schdoc为ad7689为核心的8路4-20ma信号ad采样模块，channel_1、channel_2、...、channel_8为dac161p997为核心的da转换输出模块，每个channel对应一路4-20ma输入信号，用两片dac芯片分线输出2路信号。

图1中的adc4-20ma.schdoc模块详细电路由图2和图3组成。如图2所示，待分线的8路4-20ma输入信号（p1a、p2a、...、p8a）经opa4317精密放大器缓冲输出后（ch0、ch1、...、ch7），再经ad7689的采样，此电路实现与ad7689芯片的阻抗匹配功能，同时电路已做好相应的防反接保护及去耦功能。图3为ad7689模数转换芯片采样电路图，opa4317缓冲后的信号（接口ch0、ch1、...、ch7）经ad7689采样，并将采样数据传输给stm32为核心的控制模块（传输接口adc_sdo、adc_sck、adc_sdi、adc_cnv)，电路附有静电防护功能。

图1中的channel_1.schdoc模块详细电路图由图4所示，其它channel模块由同样电路构成。如图4所示，ch1_t1提供需da转换的输入数字信号、ch1_r1为数模转换芯片的反馈信号，输入的数字数字信号经pc8171光耦电气隔离，dac芯片由tps79801线性稳压器电路进行额外供电，以dac161p997-dac实现4-20ma信号的发送调制。p1_o1、p2_o1即为分线输出的4-20ma模拟信号的输出针脚。

图1中的mcu_4-20ma.schdoc控制模块的电路图如图5所示。mcu_pd(0:9)、mcu_pe(8:15)、mcu_pb(0，1，10:15)共32接口完成将8路输入信号的一分二16路分线输出。电路额外设计调试电路及232电平转换电路。

各个模块芯片的3.3v供电统一由图6所示的供电模块供电，整体装置需要24v供电。

由以上实施例可以看出，本方案通过ad、da的转换过程完成8路4-20ma的一分二分线输出。分线的数目根据需求，再不超出引脚数目的情况下，可以分线成任意数目。ad、da芯片采用16位精度的转换芯片，能满足大部分仪器的精度需求。

技术特征：

技术总结
本发明属电子电路领域，公开了一种8路4-20mA电流模拟信号分线系统，该装置由三大模块组成：8路4-20mA模拟信号AD转换模块，MCU逻辑控制模块，DA转换输出模块。处理过程如下：通过ADC模块将8路模拟信号转换成数字信号传入STM32 MCU，MCU再将采集到的数字信号经DAC将每一路输入信号分线输出。本发明装置采用16位精度的AD/DA转换芯片，可以满足大部分仪器信号的精度范围。

技术研发人员：邓宏贵;杜捷;钱学文
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2016.01.14
技术公布日：2017.07.21