一种自适应四线制变送器电流平均值电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种变送器输出信号处理电路，尤其是一种自适应四线制变送器 电流平均值电路。
【背景技术】
[0002] 在很多情况下，同一参数测量的结果需要使用多点测量值的平均值。当测量系统 的传感器输入通道数量不够，特别是测量系统在设计之初是使用单个参数测量变送器进行 参数测量与变送，需要增加参数测量变送器的数量，改成使用多点测量值的平均值方案时， 测量系统将面临需要重新设计的情况。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是为多点测量电流值的平均值计算提供一种解决方案，即能够 自动判断计算多个变送器输入电流的平均值并输出的电路。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型提供了一种自适应四线制变送器电流平均值电 路，由四线制取样电路、平均值计算电路、四线制电流变送电路、电源电路组成。
[0005] 所述电源电路的输入是直流供电电源，输出双极性直流电源和变送器输出电源； 直流供电电源的负端为公共地；双极性直流电源与直流供电电源共地；变送器输出电源地 端与公共地不连接且相互电气隔离。
[0006] 所述四线制取样电路共有4条取样支路，包括取样支路1 一 4 ;还包括有比较电压 阈值电路，比较电压阈值电路设有比较电压阈值端。
[0007] 每条取样支路设有1个电流输入端。
[0008] 取样支路1由取样电阻R1、运放F11、运放F12组成；取样电阻Rl串联在输入电流 Il回路中；取样电阻Rl的输入电流Il流出端连接至公共地；运放Fll的负输入端与输出 端连接，构成跟随器；取样电阻Rl的输入电流Il流入端连接至运放Fll的正输入端，运放 Fll的输出端设为取样电压输出端Vl ;运放F12是比较器，其正输入端连接至比较电压阈值 端，负输入端连接至取样电压输出端VI，输出端设为开关控制信号输出端SW1。
[0009] 取样支路2设有电流输入端12,由取样电阻R2、运放F21、运放F22组成；取样支路 3设有电流输入端13，由取样电阻R3、运放F31、运放F32组成；取样支路4设有电流输入端 14,由取样电阻R4、运放F41、运放F42组成；所述取样支路2 - 4的结构与参数与所述取样 支路1相同；取样支路2 - 4分别设有电流输入端12 - 14和取样电压输出端V2 - V4、开 关控制信号输出端SW2 - SW4。
[0010] 所述平均值计算电路由和反相加法电路、反相比例电路组成。
[0011] 所述反相加法电路由运放ΗΠ 、加法器输入电路、加法器反馈电路组成。
[0012] 所述加法器输入电路共有4条加法器输入支路，包括加法器输入支路1 一 4。加法 器输入支路1由电阻R11、电阻R12、可控开关SWll组成；电阻R11、电阻R12、可控开关SWll 的一端（A)联结为结点11，电阻Rll的另外一端连接至取样电压输出端VI，电阻R12的另 外一端连接至运放H)1的负输入端，可控开关SWll的另外一端（B)连接至公共地；可控开 关SWll的控制端（C)连接至开关控制信号输出端SWl。
[0013] 加法器输入支路2由电阻R21、电阻R22、可控开关SW21组成；加法器输入支路3 由电阻R31、电阻R32、可控开关SW31组成；加法器输入支路4由电阻R41、电阻R42、可控开 关SW41组成；所述加法器输入支路2 - 4的结构与参数与所述加法器输入支路1相同。
[0014] 所述加法器反馈电路共有4条加法器反馈支路，包括加法器反馈支路1 一 4。加法 器反馈支路1由电阻R13、电阻R14、可控开关SW12组成；电阻R13、电阻R14、可控开关SW12 的一端（A)联结为结点12,电阻R13的另外一端连接至运放R)1的负输入端，电阻R14的另 外一端连接至运放ΗΠ 的输出端，可控开关SW12的另外一端（B)连接至公共地；可控开关 SW12的控制端（C)连接至开关控制信号输出端SWl。
[0015] 加法器反馈支路2由电阻R23、电阻R24、可控开关SW22组成；加法器反馈支路3 由电阻R33、电阻R34、可控开关SW32组成；加法器反馈支路4由电阻R43、电阻R44、可控开 关SW42组成；所述加法器反馈支路2 - 4的结构与加法器反馈支路1相同。
[0016] 所述运放R)1的正输入端连接至公共地。
[0017] 所述反相比例电路由比例运放H)2、电阻ROl、电阻R02组成。
[0018] 所述反相比例电路的输入端连接至运放ΗΠ 的输出端、输出端设为平均值电压输 出端。
[0019] 所述四线制电流变送电路设有变送电压输入端和平均值电流变送输出端，变送电 压输入端VIN连接至反相比例电路的平均值电压输出端。四线制电流变送电路由电流变送 器和三极管V01、电容C01、电阻R03组成，电流变送器选择电流环路发送器XTR117。
[0020] 所述比较电压阈值电路为电位器，比较电压阈值端连接至电位器的移动端，电位 器的两个固定端分别连接至双极性直流电源的正电源端和公共地。
[0021] 所述可控开关SWll - SW41、可控开关SW12 - SW42都选择CMOS器件⑶4016中的 独立模拟开关，所有CD4016都由双极性直流电源供电。
[0022] 所述运放F12 - F42都选择轨到轨输出器件，具体型号是ICL7621 ;所述ICL7621 都由双极性直流电源供电。
[0023] 所述运放Fll - F41、运放R)l、运放F02都选择LM358,所述LM358都由双极性直 流电源供电。
[0024] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：需要计算平均值的四线制变送器电 流可以是2 - 4个，可以任意选择输入端接入；所述电路能够直接输出多个变送器电流的平 均值；当有输入变送器电流环路开路时，所述电路能够自动计算剩余有效工作的变送器电 流的平均值。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型的结构框图。
[0026] 图2为本实用新型的四线制取样电路图。
[0027] 图3为本实用新型的平均值计算电路图。
[0028] 图4为本实用新型的四线制电流变送电路图。
[0029] 图5为本实用新型的电源电路图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施 方式不限于此。
[0031] 本实用新型的结构框图如图1所示，一种自适应四线制变送器电流平均值电路， 由四线制取样电路、平均值计算电路、四线制电流变送电路组成。
[0032] 四线制取样电路如图2所示。
[0033] 四线制取样电路共有4条取样支路，每条取样支路设有1个电流输入端，每个电流 输入端都可以接入1个变送器电流环路。电流输入端接入电流的有效范围是4-20mA。所述 四线制取样电路共有4个电流输入端，即所述装置有4个电流输入端。
[0034] 四线制取样电路还包括有比较电压阈值电路，比较电压阈值电路设有比较电压阈 值端VREF。
[0035] 取样支路1由取样电阻R1、运放F11、运放F12组成；取样电阻Rl串联在输入电流 Il回路中，其电流Il流出端连接至公共地；运放Fll的负输入端与输出端连接，构成跟随 器；取样电阻Rl的电流Il流入端连接至运放Fll的正输入端，运放Fll的输出端设为取样 电压输出端V1 ;运放F12是比较器，其正输入端连接至比较电压阈值端VREF，负输入端连接 至取样电压输出端VI，输出端设为开关控制信号输出端SWl ;运放F11、运放F12由双极性 直流电源供电。
[0036] 所述取样支路2设有电流输入端12,由取样电阻R2、运放F21、运放F22组成；所 述取样支路3设有电流输入端13,由取样电阻R3、运放F31、运放F32组成；所述取样支路 4设有电流输入端14,由取样电阻R4、运放F41、运放F42组成；取样支路2 - 4的结构与 参数与取样支路1相同。取样支路2 - 4分别设有电流输入端12 - 14和取样电压输出端 V2 - V4、开关控制信号输出端SW2 - SW4。
[0037] 平均值计算电路如图3所示。
[0038] 平均值计算电路由和反相加法电路、反相比例电路组成。
[0039] 反相加法电路由运放R)l、加法器输入电路、加法器反馈电路组成。
[0040] 加法器输入电路共有4条加法器输入支路。加法器输入支路1由电阻Rll、电阻 R12、可控开关SWll组成；电阻R11、电阻R12、可控开关SWll的一端（A)联结为结点11，电 阻Rll的另外一端连接至取样电压输出端VI，电阻R12的另外一端连接至运放R)1的负输 入端，可控开关SWll的另外一端（B)连接至公共地；可控开关SWll的控制端（C)连接至开 关控制信号输出端SWl。
[0041] 加法器输入支路2由电阻R21、电阻R22、可控开关SW21组成；加法器输入支路3 由电阻R31、电阻R32、可控开关SW31组成；加法器输入支路4由电阻R41、电阻R42、可控开 关SW41组成；所述加法器输入支路2 - 4的结构与所述加法器输入支路1相同。
[0042] 加法器反馈电路共有4条加法器反馈支路。加法器反馈支路1由电阻R13、电阻 R14、可控开关SW12组成；电阻R13、电阻R14、可控开关SW12的一端（A)联结为结点12,电 阻R13的另外一端连接至运放R)1的负输入端，电阻R14的另外一端连接至运放R)1的输 出端，可控开关SW12的另外一端（B)连接至公共地；可控开关SW12的控制端（C)连接至开 关控制信号输出端SWl。
[0043] 加法器反馈支路2由电阻R23、电阻R24、可控开关SW22组成；加法器反馈支路3 由电阻R33、电阻R34、可控开关SW32组成；加法器反馈支路4由电阻R43、电阻R44、可控开 关SW42组成；所述加法器反馈支路2 - 4的结构与加法器反馈支路1相同。
[0044] 运放R)1的正输入端连接至公共地。
[0045] 反相比例电路由比例运放R)2、电阻R01、电阻R02组成，其输入端连接至运放R)1 的输出端、输出端设为平均值电压输出端VOUT。
[0046] 运放R)l、运放R)2由双极性直流电源供电。运放R)l、运放F02选择LM358。
[0047] 四线制电流变送电路设有变送电压输入端VIN和平均值电流变送输出端IOUT，变 送电压输入端VIN连接至平均值电压输出端VOUT。
[0048] 四线制电流变送电路如图4所示，由电流变送器XTROl和三极管VOl、电容C