一种用于核级压力变送器的控制电路和核级压力变送器的制作方法

本发明涉及工业现场测量仪表的，特别涉及一种用于限制核级压力变送器最大输出电流的控制电路和一种包括该控制电路的核级压力变送器。

背景技术：

1、核电是目前一种技术成熟的清洁能源，目前核电技术正在大力发展中，核电装备国产化已成为国家战略，我国核电装备国产化率已大幅度提高到85％，尚未国产化的设备主要是用于核电站仪控系统的关键传感器与仪表、工艺系统关键阀门等设备。

2、核电仪表和控制系统是核电站的“神经系统”，对核电站整体工艺流程正常、高效、安全的运行起着不可替代的重要作用。其中核级压力变送器更是核电站“神经系统”的关键设备，为核电站安全运行、异常工况处理、事故后监测提供了重要信息。

3、经典的压力变送器模拟电子电路电流环最大电流的设置仅是从应用安全角度考虑和安排，对于现行的上位机的最大电流需求难以完全满足。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于限制核级压力变送器最大输出电流的控制电路以及一种包括该控制电路的核级压力变送器。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种用于限制核级压力变送器最大输出电流的控制电路，包括转换电路和放大输出控制电路，所述转换电路设置为电容-电流转换电路，所述电容-电流转换电路用于将差动电容相对变化值转换为差动电流信号；所述放大输出控制电路用于放大电流信号；

4、所述电容-电流转换电路包括振荡器与解调振荡控制电路，所述振荡器用于控制输出振幅；

5、所述放大输出控制电路包括放大电路、调整电路以及输出限制电路，所述放大电路用于放大电流信号，所述放大电路包括运算放大器u3、三极管q3和三极管q4，所述运算放大器u3用于前置放大，所述三极管q3和三极管q4组成复合管用于转换输出电压。

6、在一些实施例中，所述运算放大器u3输入端设有基准电源，所述基准电源设置为5.1v，所述运算放大器u3输出端参与的电流环回路内设有限流电阻。

7、在一些实施例中，所述电流环回路内限流电阻设置为300～315欧姆，所述电流环回路内限流电阻上的最大电流为≤21.6ma。

8、在一些实施例中，所述放大电路包括反馈电阻网络，所述反馈电阻网络包括电阻r32、电阻r35、电阻r36以及电位器r37，所述电阻r36和电位器r37用于分流输出电流，所述电阻r36和电位器r37并联，所述电阻r36一端连接电阻r35，电阻r36的另一端通过二极管d14连接输出电源正极，所述电位器r37的滑片端连接电阻r32，所述电阻r32的另一端通过电阻r38连接运算放大器u3正相输入端。

9、在一些实施例中，所述电阻r32上的电流为反馈电流if，所述电阻r32为反馈电阻，反馈电阻r32与运算放大器u32构成深度负反馈，并确定输出电流i0与反馈电流if的线性关系。

10、在一些实施例中，所述运算放大器u3的反相输入端连接有输入电阻r41，所述输入电阻r41的另一端连接电阻r11、电阻r12和电阻r13，所述输入电阻r41连接在电阻r11、电阻r12的连接处，所述电阻r11、电阻r12和电阻r13依次串联，所述电阻r11与电阻r13的两端并联有稳压管d11，输入电压vf由电阻r11、电阻r12和电阻r13分压所得。

11、在一些实施例中，所述调整电路包括迁移设置电路、调零电路以及调量程电路，所述迁移设置电路用于实现测量范围的迁移功能，所述调零电路包括调零电位器r29，所述调零电位器r29两端与稳压管d11并联，调零电位器r29的滑片端通过电阻r30连接电阻r38。

12、在一些实施例中，所述输出限制电路包括由三极管q2和电阻r17；

13、当输出电流io超过允许值时，电阻r17上压降变大，使三极管q2的集电极电位降低，从而使该三极管处于饱和状态，因此流过三极管q2、三极管q4的电流受到限制，起到保护电子元器件的作用。

14、在一些实施例中，所述振荡器用于提供高频电流，包括三极管q1、变压器t1的d/e绕组、电阻r20和电容c7，振荡器上连接有运算放大器u1的输出电压vo1，输出电压vo1实现振荡器输出幅度可控。

15、在一些实施例中，所述解调振荡控制电路包括解调电路和振荡控制电路，解调电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7以及二极管d8。

16、在一些实施例中，所述振荡控制电路包括运算放大器u1、电阻ri、电容c13，电阻ri与电容c13相互并联，运算放大器u2为电压跟随器，运算放大器u2为运算放大器u1提供基准电压源。

17、本发明还提供一种包括上述控制电路的核级压力变送器。

18、本发明的有益效果：利用电容-电流转换电路将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动电流信号，放大及输出控制电路的功能是将电流信号ii放大，并以4～20ma的标准信号输出，同时实现零满调整、正负迁移、阻尼调整等功能；将基准电源为由6.4v降低为5.1v，使得电路电流环最大电流由28ma降低至22.5ma，同时调整电流环回路参数，使得电路电流进一步降低到21.6ma，进而满足现代上位机系统对压力变送器最大输出电流限制的要求。

技术特征：

1.一种用于核级压力变送器的控制电路，用于限制压力变送器最大输出电流，其特征在于：所述控制电路包括转换电路和放大输出控制电路，所述转换电路设置为电容-电流转换电路，所述电容-电流转换电路用于将差动电容相对变化值转换为差动电流信号；所述放大输出控制电路用于放大电流信号，所述电容-电流转换电路包括振荡器与解调振荡控制电路，所述振荡器用于控制输出振幅；

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述运算放大器u3输入端设有基准电源，所述基准电源设置为5.1v，所述运算放大器u3输出端参与的电流环回路内设置有限流电阻。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于：所述电流环回路内限流电阻设置为300～315欧姆，所述电流环回路内限流电阻上的最大电流为≤21.6ma。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述放大电路包括反馈电阻网络，所述反馈电阻网络包括电阻r32、电阻r35、电阻r36以及电位器r37，所述电阻r36和电位器r37用于分流输出电流，所述电阻r36和电位器r37并联，所述电阻r36一端连接电阻r35，电阻r36的另一端通过二极管d14连接输出电源正极，所述电位器r37的滑片端连接电阻r32，所述电阻r32的另一端通过电阻r38连接运算放大器u3正相输入端。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：所述电阻r32上的电流为反馈电流if，所述电阻r32为反馈电阻，反馈电阻r32与运算放大器u32构成深度负反馈，并确定输出电流i0与反馈电流if的线性关系。

6.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：所述运算放大器u3的反相输入端连接有输入电阻r41，所述输入电阻r41的另一端连接电阻r11、电阻r12和电阻r13，所述输入电阻r41连接在电阻r11、电阻r12的连接处，所述电阻r11、电阻r12和电阻r13依次串联，所述电阻r11与电阻r13的两端并联有稳压管d11，输入电压vf由电阻r11、电阻r12和电阻r13分压所得。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于：所述调整电路包括迁移设置电路、调零电路以及调量程电路，所述迁移设置电路用于实现测量范围的迁移功能，所述调零电路包括调零电位器r29，所述调零电位器r29两端与稳压管d11并联，调零电位器r29的滑片端通过电阻r30连接电阻r38。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述输出限制电路包括由三极管q2和电阻r17；

9.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述振荡器用于提供高频电流，包括三极管q1、变压器t1的d/e绕组、电阻r20和电容c7，振荡器上连接有运算放大器u1的输出电压vo1，输出电压vo1实现振荡器输出幅度可控。

10.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述解调振荡控制电路包括解调电路和振荡控制电路，该解调电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7以及二极管d8。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于：所述振荡控制电路包括运算放大器u2、电阻ri、电容c13，电阻ri与电容c13相互并联，运算放大器u2为电压跟随器，运算放大器u2为运算放大器u1提供基准电压源。

12.一种核级压力变送器，其特征在于，该核级压力变送器包括如权利要求1至11之一所述的控制电路。

技术总结
本发明公开用于限制核级压力变送器最大输出电流的控制电路和核级压力变送器。控制电路包括转换电路和放大输出控制电路，转换电路设置为电容‑电流转换电路，电容‑电流转换电路包括振荡器与解调振荡控制电路，放大输出控制电路包括放大电路、调整电路以及输出限制电路，放大电路用于放大电流信号，放大电路包括运算放大器U3、三极管Q3和三极管Q4，运算放大器U3用于前置放大，三极管Q3和三极管Q4组成复合管用于转换输出电压；运算放大器U3输入端设有基准电源，基准电源设置为5.1V，运算放大器U3输出端参与的电流环回路内设置有限流电阻。本发明的控制电路对压力变送器最大输出电流加以限制，以满足现上位机系统对压力变送器最大输出电流限制的要求。

技术研发人员：李卫民,陈培军,王徐坚,徐国庆,张笑凡,王琦超
受保护的技术使用者：上海洛丁森工业自动化设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13