一种多路模拟小信号变送器的制作方法

本实用新型涉及模拟信号变送器领域，具体是一种多路模拟小信号变送器。

背景技术：

在载荷检测领域，经常会有多路荷重传感器应用情况，在该种使用场合，通常一方面需要对单个荷重传感器的输出信号进行采集，另一方面需要对各个荷重传感器的输出信号进行叠加，以便获取各点的传感器受力总和。

目前在相关的模拟信号变送器产品中，多数情况下只对单只或多只并联使用的传感器输出信号进行处理，通常不提供相关的多只传感器各自输出信号的叠加功能。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多路模拟小信号变送器，除了具有对单只传感器的模拟信号进行幅值变换并进行对外输出外，还具有对经过幅值变换后的多只传感器的输出信号进行叠加并通过标准的模拟电压变送信号对外传输的功能。

本实用新型的技术方案为：

一种多路模拟小信号变送器，包括有四路幅值变换电路和信号叠加电路；每路幅值变换电路均包括有四运放U1、电位器G1和若干电阻和电容，所述的四运放U1包括有运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C和运算放大器U1D，传感器输出的差分信号1IN+端与运算放大器U1A的同相输入端连接，传感器输出的差分信号1IN-端与运算放大器U1B的同相输入端连接，传感器输出的差分信号1IN+端和差分信号1IN-端之间连接有电容，运算放大器U1A的反相输入端和运算放大器U1B的反相输入端之间连接有电位器G1，运算放大器U1A的输出端与运算放大器U1C的同相输入端连接，运算放大器U1B的输出端与运算放大器U1C的反相输入端连接，每路幅值变换电路运算放大器U1C的输出端均与信号叠加电路的信号输入端连接，且运算放大器U1C的输出端与运算放大器U1D的同相输入端连接，运算放大器U1D的反相输入端接地，运算放大器U1D的输出端输出幅值变换后的电压信号；所述的信号叠加电路包括有四运放U2、单运放U6和若干电阻和电容，所述的四运放U2包括有运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D，运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D的同相输入端分别与对应的一路幅值变换电路运算放大器U1C的输出端连接，运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D的反相输入端均与其输出端连接，运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D的输出端均与单运放U6的同相输入端连接，单运放U6的反相输入端接地，单运放U6的输出端输出叠加电压信号Voadd。

多路模拟小信号变送器还包括有电源电路，包括有三端可调节稳压器U11、三端可调节稳压器U12、固定三端稳压器U9、固定三端稳压器U8、负电压产生芯片U14、负电压产生芯片U13、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4和若干电阻和电容，所述的三端可调节稳压器U11和三端可调节稳压器U12的输入端均与24V直流电源连接，三端可调节稳压器U11的输出端依次通过电阻R68、电解电容E10后接地，三端可调节稳压器U11的调整端通过电阻R72接地，三端可调节稳压器U11的输出端通过电阻R68与三端可调节稳压器U11的调整端连接，三端可调节稳压器U11的调整端通过二极管VD2与三端可调节稳压器U11的输出端连接，三端可调节稳压器U11的输出端通过二极管VD1与三端可调节稳压器U11的输入端连接，三端可调节稳压器U11的输出端输出12V直流电源，12V直流电源作为四运放U1的正电源，固定三端稳压器U9的输入端、电解电容E7的正极、电容C47的一端均与三端可调节稳压器U11的输出端连接，电解电容E2的正极、电容C52的一端、电容C45的一端均与固定三端稳压器U9的输出端连接，固定三端稳压器U9的输出端输出8V直流电源，8V直流电源作为四路传感器的激励电源，固定三端稳压器U9的输出端与负电压产生芯片U14的正电源输入端连接，负电压产生芯片U14的负电源输出端输出-8V直流电源，-8V直流电源作为四运放U1的负电源，电解电容E7的负极、电容C47的另一端、电解电容E2的负极、电容C52的另一端、电容C45的另一端、三端可调节稳压器U11的接地端均接地；同上，三端可调节稳压器U12的输出端依次通过电阻R69、电解电容E13后接地，三端可调节稳压器U12的调整端通过电阻R73接地，三端可调节稳压器U12的输出端通过电阻R69与三端可调节稳压器U12的调整端连接，三端可调节稳压器U12的调整端通过二极管VD4与三端可调节稳压器U12的输出端连接，三端可调节稳压器U12的输出端通过二极管VD3与三端可调节稳压器U12的输入端连接，三端可调节稳压器U12的输出端输出12V直流电源，12V直流电源作为四运放U1的正电源，固定三端稳压器U8的输入端、电解电容E8的正极、电容C13的一端均与三端可调节稳压器U12的输出端连接，电解电容E4的正极、电容C49的一端、电容C50的一端均与固定三端稳压器U8的输出端连接，固定三端稳压器U8的输出端输出8V直流电源，8V直流电源作为四路传感器的激励电源，固定三端稳压器U8的输出端与负电压产生芯片U13的正电源输入端连接，负电压产生芯片U13的负电源输出端输出-8V直流电源，-8V直流电源作为四运放U1的负电源,电解电容E8的负极、电容C13的另一端、电解电容E4的负极、电容C49的另一端、电容C50的另一端接地。

所述的每路幅值变换电路均包括有电桥预平衡调节电路，电桥预平衡调节电路包括有电阻R59、电阻R60及可调电阻Z1，电阻R59的一端、电阻R60的一端分别与可调电阻Z1的两固定端连接，电阻R59的另一端与8V直流电源连接，电阻R60的另一端接地，可调电阻Z1的可调端与传感器输出的差分信号1IN-端连接。

所述的每路幅值变换电路均包括有二极管D1、TVS二极管D6、电阻R52、电容C22和自恢复保险丝F2，二极管D1的正极与运算放大器U1D的输出端连接，二极管D1的负极连接12V直流电源，电阻R52的一端与运算放大器U1D的输出端连接，电容C22的一端、TVS二极管D6的一端、自恢复保险丝F2的一端均与电阻R52的另一端连接，电容C22的另一端、TVS二极管D6的另一端均接地，自恢复保险丝F2的另一端输出幅值变换后的电压信号。

所述的信号叠加电路包括有二极管D2、TVS二极管D10、电阻R14、电容C9和自恢复保险丝F6，二极管D2的正极与运算放大器U1D的输出端连接，二极管D2的负极连接12V直流电源，电阻R14的一端与运算放大器U1D的输出端连接，电容C9的一端、TVS二极管D10的一端、自恢复保险丝F6的一端均与电阻R14的另一端连接，电容C9的另一端、TVS二极管D10的另一端均接地，自恢复保险丝F6的另一端输出叠加电压信号Voadd。

所述的电源电路包括有二极管VD5和自恢复保险丝F1，二极管VD5的正极与24V直流电源连接，三端可调节稳压器U11和三端可调节稳压器U12的输入端均通过自恢复保险丝F1与二极管VD5的负极连接。

本实用新型的优点：

默认的变送器供电电源采用工业现场常用的24V直流电源，本实用新型通过电源电路的变换，获取稳定且足够容量的稳压电源作为四路幅值变换电路、信号叠加电路和4路传感器的供电电源，多路叠加的模拟电压变送信号为直流0-10V，单个传感器的输出信号经幅值变换后的输出范围为直流0-2.5V，通过信号叠加电路实现信号的叠加。本实用新型的变送器四路幅值变换电路和信号叠加电路均设置有过流保护、电源反接保护、变送器信号过压过流保护等功能。

附图说明

图1是本实用新型与传感器连接的结构框图。

图2是本实用新型电源电路的电路图。

图3是本实用新型每路幅值变换电路的电路图。

图4是本实用新型信号叠加电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，一种多路模拟小信号变送器，包括有电源电路、四路幅值变换电路和信号叠加电路；

见图2，电源电路包括有二极管VD5、自恢复保险丝F1、三端可调节稳压器U11、三端可调节稳压器U12、固定三端稳压器U9、固定三端稳压器U8、负电压产生芯片U14、负电压产生芯片U13、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4和若干电阻和电容，二极管VD5的正极与24V直流电源连接，三端可调节稳压器U11和三端可调节稳压器U12的输入端均通过自恢复保险丝F1与二极管VD5的负极连接，三端可调节稳压器U11的输出端依次通过电阻R68、电解电容E10后接地，三端可调节稳压器U11的调整端通过电阻R72接地，三端可调节稳压器U11的输出端通过电阻R68与三端可调节稳压器U11的调整端连接，三端可调节稳压器U11的调整端通过二极管VD2与三端可调节稳压器U11的输出端连接，三端可调节稳压器U11的输出端通过二极管VD1与三端可调节稳压器U11的输入端连接，三端可调节稳压器U11的输出端输出12V直流电源，12V直流电源作为四运放U1的正电源，固定三端稳压器U9的输入端、电解电容E7的正极、电容C47的一端均与三端可调节稳压器U11的输出端连接，电解电容E2的正极、电容C52的一端、电容C45的一端均与固定三端稳压器U9的输出端连接，固定三端稳压器U9的输出端输出8V直流电源，8V直流电源作为四路传感器的激励电源，固定三端稳压器U9的输出端与负电压产生芯片U14的正电源输入端连接，负电压产生芯片U14的负电源输出端输出-8V直流电源，-8V直流电源作为四运放U1的负电源，电解电容E7的负极、电容C47的另一端、电解电容E2的负极、电容C52的另一端、电容C45的另一端、三端可调节稳压器U11的接地端均接地；同上，三端可调节稳压器U12的输出端依次通过电阻R69、电解电容E13后接地，三端可调节稳压器U12的调整端通过电阻R73接地，三端可调节稳压器U12的输出端通过电阻R69与三端可调节稳压器U12的调整端连接，三端可调节稳压器U12的调整端通过二极管VD4与三端可调节稳压器U12的输出端连接，三端可调节稳压器U12的输出端通过二极管VD3与三端可调节稳压器U12的输入端连接，三端可调节稳压器U12的输出端输出12V直流电源，12V直流电源作为四运放U1的正电源，固定三端稳压器U8的输入端、电解电容E8的正极、电容C13的一端均与三端可调节稳压器U12的输出端连接，电解电容E4的正极、电容C49的一端、电容C50的一端均与固定三端稳压器U8的输出端连接，固定三端稳压器U8的输出端输出8V直流电源，8V直流电源作为四路传感器的激励电源，固定三端稳压器U8的输出端与负电压产生芯片U13的正电源输入端连接，负电压产生芯片U13的负电源输出端输出-8V直流电源，-8V直流电源作为四运放U1的负电源,电解电容E8的负极、电容C13的另一端、电解电容E4的负极、电容C49的另一端、电容C50的另一端接地；其中，二极管VD5作为防止电源反接保护，F1为自恢复保险丝，可以在电路短路或者异常过载时提供电流过载保护，电阻R68、R72、R69和R73可实现输出电源电压的调节，2路12V直流电源分别给运放提供供电电源，二极管VD1-VD4提供有效的续流电路用以保护三端稳压器，由固定三端稳压器U9和U8产生2路8V电源激励四只传感器，为了获得幅值变换后的电压摆幅最低点达到0V或0V以下，通过负电压产生芯片U14和U13产生2路-8V的直流电源作为运放的负电源。

见图3，每路幅值变换电路均包括有电桥预平衡调节电路、四运放U1、电位器G1、二极管D1、TVS二极管D6、电阻R52、电容C22、自恢复保险丝F2和若干电阻和电容，电桥预平衡调节电路包括有电阻R59、电阻R60及可调电阻Z1，电阻R59的一端、电阻R60的一端分别与可调电阻Z1的两固定端连接，电阻R59的另一端与8V直流电源连接，电阻R60的另一端接地，可调电阻Z1的可调端与传感器输出的差分信号1IN-端连接，四运放U1包括有运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C和运算放大器U1D，传感器输出的差分信号1IN+端与运算放大器U1A的同相输入端连接，传感器输出的差分信号1IN-端与运算放大器U1B的同相输入端连接，传感器输出的差分信号1IN+端和差分信号1IN-端之间连接有电容，运算放大器U1A的反相输入端和运算放大器U1B的反相输入端之间连接有电位器G1，运算放大器U1A的输出端与运算放大器U1C的同相输入端连接，运算放大器U1B的输出端与运算放大器U1C的反相输入端连接，每路幅值变换电路运算放大器U1C的输出端均与信号叠加电路的信号输入端连接，且运算放大器U1C的输出端与运算放大器U1D的同相输入端连接，运算放大器U1D的反相输入端接地，二极管D1的正极与运算放大器U1D的输出端连接，二极管D1的负极连接12V直流电源，电阻R52的一端与运算放大器U1D的输出端连接，电容C22的一端、TVS二极管D6的一端、自恢复保险丝F2的一端均与电阻R52的另一端连接，电容C22的另一端、TVS二极管D6的另一端均接地，自恢复保险丝F2的另一端输出幅值变换后的电压信号；1IN+和1IN-为传感器输出的差分信号，如果为单端信号，视实际情况将1IN-与模拟地短接。对于传感器内部采用直流电桥的连接方式，用图中的电阻R59、电阻R60及可调电阻Z1实现对电桥的预平衡调节，U1为单片集成的四运放，由U1A-U1C组成的仪器放大器对差分信号进行放大，增益调节可由电位器G1实现，四路幅值变换电路变换后的电压VAD1一VAD4输送给后续的信号叠加电路进行信号叠加，通过U1D组成的同相比例放大电路产生VO1单独输出，二极管D1、TVS二极管D6、电阻R52、电容C22组成的电路用于运放电路的过压保护，利用小电流的自恢复保险丝F2进行保护。

见图4，信号叠加电路包括有四运放U2、单运放U6、二极管D2、TVS二极管D10、电阻R14、电容C9、自恢复保险丝F1和若干电阻和电容，四运放U2包括有运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C、运算放大器U2D，运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D的同相输入端分别与对应的一路幅值变换电路运算放大器U1C的输出端连接，运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D的反相输入端均与其输出端连接，运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和运算放大器U2D的输出端均与单运放U6的同相输入端连接，单运放U6的反相输入端接地，二极管D2的正极与运算放大器U1D的输出端连接，二极管D2的负极连接12V直流电源，电阻R14的一端与运算放大器U1D的输出端连接，电容C9的一端、TVS二极管D10的一端、自恢复保险丝F1.的一端均与电阻R14的另一端连接，电容C9的另一端、TVS二极管D10的另一端均接地，自恢复保险丝F1的另一端输出叠加电压信号Voadd。图4中，VAD1-VAD4为四路传感器经幅值变换后的0-2.5V电压信号，由四运放U2A-U2D实现求和叠加生成0-10V的叠加信号，再通过精密单运放U6对之进行同相比例放大产生叠加电压信号Voadd，二极管D2、TVS二极管D10、电阻R14、电容C9组成的电路用于运放电路的过压保护，利用小电流的自恢复保险丝F6进行保护。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。