专利名称：模拟量信号转换隔离模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隔离器件，具体地说是一种在工业环境下，为PLC提供更高安全保障的模拟量信号转换隔离模块。
背景技术：
随着自动化技术的发展，信号的采集和处理逐渐从自动化仪表技术中独立形成一类产品，叫信号处理模块，这类模块解决了各类标准信号相互转换的问题，但输入信号与输出信号是不隔离的。在发电、冶金、化工、煤矿等行业的重要部门，现场条件复杂，环境和人为干扰强，而且其重要性又不允许其出故障，为适应这些恶劣环境，人们研制了信号隔离传输模块，目前市场上的隔离型信号模块主要的隔离方式是变压器隔离和光电隔离，变压器隔离因其差异大，线性差，体积难以减小而逐渐被淘汰；光电隔离由于其响应快，可靠性强，输入与输出耐压高(近干伏)是理想的信号隔离方式。但是，光电传输固有的非线性特性，成为利用它设计模拟量信号隔离模块的极大障碍。
目前市场上的产品，有一种方法是将模拟电压信号通过集成电路转换为频率信号，让频率信号通过传输到输出部分再将频率信号转变为模拟电压信号；还有一种方法是将模拟信号变为数字信号经单片机程序用计算方式校正光电隔离器的非线性。以上两种方法共同的缺点是线路复杂，调试困难，故障多，体积大。
发明内容本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种体积小、安装方便，不仅可将输入信号和输出信号隔离，使两者之间没有电的联系，还能保证输出信号跟踪输入信号在全范围内不失真，在工业环境下能可靠工作的模拟量信号转换隔离模块。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该模拟量信号转换隔离模块，是由输入信号处理电路A、信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C、电源隔离电路D构成，特点是输入信号处理电路A依次与信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C相接，电源隔离电路D分别与信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C相接为其供电。
上述模拟量信号转换隔离模块，其输入信号处理电路A由电阻R01、R02、R03、R04、R05组成，信号隔离及线性校正电路B由线性放大器T1、晶体管T5、光电耦合器GG1和GG2组成，信号变换和放大电路C由电压/电流变换电路T2和放大器T3组成；各类电流、电压标准信号经输入信号处理电路A变为微电压信号，微电压信号再经与输入信号处理电路A相接的信号隔离及线性校正电路B转换为电流信号，并进入两个光电耦合器GG1，GG2，进入光电耦合器GG1的电流信号输出作为相似非线性信号反相反馈输入放大器T1，进入光电耦合器GG2的电流信号得到线性良好的并且完全隔离的电压信号，从光电耦合器GG2输出的电压信号分为两路进入信号变换和放大电路C的电压/电流变换电路T2和放大器T3，进入电压/电流变换电路T2的电压信号产生4-20MA的电流输出信号，进入放大器T3的电压信号产生2-10V的电压输出信号。
上述模拟量信号转换隔离模块，其电源隔离电路D是由集成电路T4和晶体管T41组成的振荡电路、变压器B、晶体管T42、T43组成的整流电路、T44，T45，C45，C46组成的稳压电路构成，外接电源通过振荡电路、变压器B、整流电路和稳压电路产生两组相互隔离的直流电源V1，V2分别给输入部分信号隔离及线性校正电路B、输出部分信号变换和放大电路C供电，隔离两部分可耐压500伏以上。
上述模拟量信号转换隔离模块，为了解决适应现场信号的多样性问题，设计了可以有4-20mA，0-20mA、2-10V，1-10V、1-5V和0-5V等多种标准信号输入，不论哪种信号输入都有4-20mA，2-10V两种输出的功能。
该隔离模块解决了光电耦合器模拟量传输中的非线性难题，它利用光电偶合本来的非线性特性反过来作深度负反馈信号，从而得到线性良好放大器。
本实用新型通过光电耦合器隔离并传输模拟信号，同时通过电源隔离设计将输入和输出电源分别隔离供电，彻底做到输入输出之间没有电的联系，并保证了信号传输的线性。
本实用新型的模拟量信号转换隔离模块与现有技术相比，所产生的有益效果是1)隔离模块使自动控制系统在更加安全的环境中工作，极大地提高了自动控制系统的可靠性。
2)隔离模块可以将各种标准信号1-20mA、4-20mA、2-10V、1-5V转变为4-20mA、2-10V，它可以同时进行电压和电流两种输出。
3)如果没有隔离模块，现场来的信号直接和PLC输入端相连，一旦发生短路，误接等故障，则首先烧坏PLC模块。隔离模块将现场可能出现的故障和控制核心PLC、CPU部分分离，输入信号和模拟量输出信号相互隔离又很好的防止了干扰。
附图1为实用新型的原理结构框图；附图2为实用新型的原理结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1、2对本实用新型的模拟量信号转换隔离模块作以下详细地说明。
如附图1所示，本实用新型的模拟量信号转换隔离模块，其结构是由输入信号处理电路A、信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C、电源隔离电路D构成，输入信号处理电路A依次与信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C相接，电源隔离电路D分别与信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C相接为其供电。
如附图2所示，输入信号处理电路A由电阻R01、R02、R03、R04、R05组成，信号隔离及线性校正电路B由线性放大器T1、晶体管T5、光电耦合器GG1和GG2组成，信号变换和放大电路C由电压/电流变换电路T2和放大器T3组成；各类电流、电压标准信号经输入信号处理电路A变为微电压信号，微电压信号再经与输入信号处理电路A相接的信号隔离及线性校正电路B转换为电流信号，并进入两个光电耦合器GG1，GG2，进入光电耦合器GG1的电流信号输出作为相似非线性信号反相反馈输入放大器T1，进入光电耦合器GG2的电流信号得到线性良好的并且完全隔离的电压信号，从光电耦合器GG2输出的电压信号分为两路进入信号变换和放大电路C的电压/电流变换电路T2和放大器T3，进入电压/电流变换电路T2的电压信号产生4-20MA的电流输出信号，进入放大器T3的电压信号产生2-10V的电压输出信号。
电源隔离电路D是由集成电路T4和晶体管T41组成的振荡电路、变压器B、晶体管T42、T43组成的整流电路、T44，T45，C45，C46组成的稳压电路构成，外接电源通过振荡电路、变压器B、整流电路和稳压电路产生两组相互隔离的直流电源V1，V2分别给输入部分信号隔离及线性校正电路B、输出部分信号变换和放大电路C供电。
上述各类电流、电压标准信号是指4-20mA，2-10V，1-5V。
本实用新型的模拟量信号转换隔离模块其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。集成电路T1的型号为LM358，集成电路T2的型号为AD648J，集成电路T3的型号也为LM358，集成电路T4为555芯片。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
权利要求1.模拟量信号转换隔离模块，其特征在于，该隔离模块包括输入信号处理电路A、信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C、电源隔离电路D，输入信号处理电路A依次与信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C相接，电源隔离电路D分别与信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C相接为其供电。
2.根据权利要求1所述的模拟量信号转换隔离模块，其特征在于，输入信号处理电路A由电阻R01、R02、R03、R04、R05组成，信号隔离及线性校正电路B由线性放大器T1、晶体管T5、光电耦合器GG1和GG2组成，信号变换和放大电路C由电压/电流变换电路T2和放大器T3组成；各类电流、电压标准信号经输入信号处理电路A变为微电压信号，微电压信号再经与输入信号处理电路A相接的信号隔离及线性校正电路B转换为电流信号，并进入两个光电耦合器GG1，GG2，进入光电耦合器GG1的电流信号输出作为相似非线性信号反相反馈输入放大器T1，进入光电耦合器GG2的电流信号得到线性良好的并且完全隔离的电压信号，从光电耦合器GG2输出的电压信号分为两路进入信号变换和放大电路C的电压/电流变换电路T2和放大器T3，进入电压/电流变换电路T2的电压信号产生4-20MA的电流输出信号，进入放大器T3的电压信号产生2-10V的电压输出信号。
3.根据权利要求1所述的模拟量信号转换隔离模块，其特征在于，电源隔离电路D是由集成电路T4和晶体管T41组成的振荡电路、变压器B、晶体管T42、T43组成的整流电路、T44，T45，C45，C46组成的稳压电路构成，外接电源通过振荡电路、变压器B、整流电路和稳压电路产生两组相互隔离的直流电源V1，V2分别给输入部分信号隔离及线性校正电路B、输出部分信号变换和放大电路C供电。
4.根据权利要求1所述的模拟量信号转换隔离模块，其特征在于，各类电流、电压标准信号是指4-20mA，2-10V和1-5V。
专利摘要本实用新型提供一种模拟量信号转换隔离模块，其结构由输入信号处理电路A、信号隔离及线性校正电路B、信号变换和放大电路C、电源隔离电路D构成，各类电流/电压标准信号先经输入信号处理电路A变为微电压信号，再经信号隔离及线性校正电路B转换为电流信号，并进入光电偶合器GG1、GG2，进入GG1的电流信号输出作为相似非线性信号反相反馈输入放大器T1，进入GG2的电流信号得到线性良好的并且完全隔离的电压信号，从GG2输出的电压信号分为两路进入电压/电流变换电路T2和放大器T3，进入T2的电压信号产生4－20mA的电流输出信号，进入T3的电压信号产生2－10V的电压输出信号。本实用新型与现有技术相比，具有电路简明、易于调试、工作可靠等优点，广泛适用于冶金、发电、化工、煤矿、水泥等行业。
文档编号G08C19/02GK2872495SQ20052012660
公开日2007年2月21日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者李斌 申请人:李斌