射极分别连接至电流变 送器UOl的电源端U+、基极端B、发射极端E ;电容COl的一端连接至电流变送器UOl的电 源端U+，另外一端连接至电流变送器UOl的变送电流输出端lout。
[0037] 电流变送器UOl的电流输入端Iin为变送电流输入端，IRET为变送电流返回端； 电流变送器UOl的变送电流输出端Iout和电源端U+共同组成平均值电流变送输出端 I0UT。电流变送器UOl的变送电流返回端IRET连接至公共地，变送电流输入端Iin为虚地 端。
[0038] 所述变送器电流平均值电路由直流电源+VCC供电。
[0039] 上述变送器电流平均值电路的工作原理是：
[0040] 开关控制信号SWl - SW4低电平有效，其有效时，多路开关Ul - U4的使能控制端 INH相应有效，多路开关工作，公共端X与多路开关控制信号S2、Sl选择的通道端接通；其 无效时，多路开关的公共端X与所有通道端均断开。
[0041] 电流输入端接入的输入电流有效范围是4-20mA，电流输入端未接或者故障开路 时，输入电流小于4mA。以输入电流Il为例，Il流经取样电阻Rl转换为取样电压VI，输入 信号比较单元对取样电压Vl进行判别，得到开关控制信号SWl ;当取样电压Vl大于比较电 压阈值VREF时，输入电流Il有效，开关控制信号SWl有效；否则，开关控制信号SWl无效。
[0042] 在4个电流输入端中，设有A输入端接入了变送器电流环路且输入电流有效，/7 为大于等于1、小于等于/7的整数；则与该/7个输入电流相应的/7个开关控制信号有效，对 应的/7条多路开关分流支路的多路开关导通，对各自的输入电流进行分流；该/7条多路开关 分流支路的分流电流在分流输出端汇总。分流输出端连接至了变送电流输入端，变送电流 输入端为虚地端，即与公共地为等电位点。
[0043] 设IΣ为该/7个输入电流值之和，则电流平均值放大变送单元输出的平均值电流为 该个输入电流的平均值，即
[0044] IOUT = I:/p。
[0045] 或者说，平均值电流IOUT为该/7个电流输入端每个输入电流的1//7电流之和。每 个输入电流的1/>电流由模拟开关电流平均值单元中的多路开关分流支路实现。
[0046] 电流平均值放大变送单元对输入电流放大后再变送输出，即
[0047] IOLT = k * 1SL1}>;
[0048] 式中，纟是电流平均值放大变送单元的电流放大倍数，I SUM为模拟开关电流平均值 单元的分流输出端电流。因此，多路开关分流支路的分流比例是。
[0049] 逻辑控制单元依据开关控制信号SWl - SW4产生多路开关控制信号S2、S1，S2、S1 与开关控制信号SWl - SW4的逻辑关系见表1。
[0050] 表 1
[0051]
【主权项】
1. 一种变送器电流平均值电路，其特征在于： 由模拟开关电流平均值单元、输入信号比较单元、逻辑控制单元、电流平均值放大变送 单元组成； 所述模拟开关电流平均值单元包括多路开关分流支路1 一 4 ;所述多路开关分流支路 1一4各设有1个电流输入端，多路开关分流支路1一4的电流输入端分别输入电流II一 14 ;所述模拟开关电流平均值单元还设有分流输出端； 所述多路开关分流支路1由取样电阻R1、多路开关U1以及分流电阻R11、分流电阻 R12、分流电阻R13、分流电阻R14组成；取样电阻R1串联在输入电流11回路中，其输入电流 II流出端连接至公共地；取样电阻R1的输入电流II流入端设为取样电压输出端VI ;多路 开关U1包括有公共端X和4个通道端X0 - X3,通断选择控制端A、B，以及使能控制端INH ; 分流电阻R11、分流电阻R12、分流电阻R13、分流电阻R14的一端分别连接至U1的4个通道 端X0 - X3,另外一端并联至分流输出端；U1的公共端X连接至取样电阻R1的输入电流II 流入端； 所述多路开关分流支路2由取样电阻R2、多路开关U2以及分流电阻R21、分流电阻 R22、分流电阻R23、分流电阻R24组成；多路开关分流支路3由取样电阻R3、多路开关U3以 及分流电阻R31、分流电阻R32、分流电阻R33、分流电阻R34组成；多路开关分流支路4由 取样电阻R4、多路开关U4以及分流电阻R41、分流电阻R42、分流电阻R43、分流电阻R44组 成；多路开关分流支路2 - 4的结构与多路开关分流支路1相同；所述取样电阻R2的输入 电流12流入端设为取样电压输出端V2 ;所述取样电阻R3的输入电流13流入端设为取样 电压输出端V3 ;所述取样电阻R4的输入电流14流入端设为取样电压输出端V4 ; 所述多路开关U1 - U4均设有通断选择控制端B、A和使能控制端INH ; 所述模拟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； 所述输入信号比较单元由4个比较器CA1 - CA4和电位器RW1组成；电位器RW1的滑 动端为比较电压阈值端VREF，比较电压阈值端VREF连接至所有4个比较器CA1 - CA4的负 输入端；比较器CA1 - CA4的正输入端分别连接至取样电压VI - V4,输出端输出开关控制 信号 SW1 - SW4 ; 所述开关控制信号SW1 - SW4分别连接至多路开关U1 - U4的使能控制端INH ; 所述逻辑控制单元为组合逻辑电路，输入是开关控制信号SW1 - SW4,输出多路开关控 制信号S2、S1; 所述多路开关U1 - U4的通断选择控制端B并联后连接至多路开关控制信号S2,通断 选择控制端A并联后连接至多路开关控制信号S1 ; 所述电流平均值放大变送单元由电流变送器U01和三极管V01、电容C01组成。
2. 如权利要求1所述的变送器电流平均值电路，其特征在于：所述多路开关U1 - U4均 选择多路模拟开关器件CD4052。
3. 如权利要求1所述的变送器电流平均值电路，其特征在于：所述逻辑控制单元的逻 辑功能采用ROM实现。
4. 如权利要求1所述的变送器电流平均值电路，其特征在于：所述比较器CA1 - CA4选 择 LM339。
5. 如权利要求1所述的变送器电流平均值电路，其特征在于：所述电流变送器U01选 择 XTR115。
6. 如权利要求5所述的变送器电流平均值电路，其特征在于：所述三极管V01的集电 极、基极、发射极分别连接至电流变送器U01的电源端U+、基极端B、发射极端E ;电容C01的 一端连接至电流变送器U01的电源端U+，另外一端连接至电流变送器U01的变送电流输出 端lout ;电流变送器U01的电流输入端Iin为变送电流输入端，IRET为变送电流返回端；电 流变送器U01的变送电流输出端lout和电源端U+共同组成平均值电流变送输出端I0UT ; 电流变送器U01的变送电流返回端IRET连接至公共地。
【专利摘要】本实用新型公开的一种变送器电流平均值电路，由模拟开关电流平均值单元、输入信号比较单元、逻辑控制单元、电流平均值放大变送单元组成，设有4个电流输入端，1个平均值电流变送输出端，能够自动判别各电流输入端的输入电流是否输入并有效，将有效的输入端电流平均值计算出来，并从平均值电流变送输出端输出。所述电路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】G05F1-56
【公开号】CN204347674
【申请号】CN201520001854
【发明人】凌云, 陈刚, 曾红兵
【申请人】湖南工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月5日