[发明专利]一种4-20mA电流环控制PWM输出电路

说明书

技术领域

本发明涉及通信信号转换领域，具体涉及一种4-20mA电流环控制PWM输出电路。

背景技术

目前，工业现场存在许多过程控制系统，从简单的流量控制到复杂的电网，从环境控制系统到炼钢厂过程控制；这些控制系统由很多模块组成如中央处理单元，输入模块，模拟量输出，数字量输出，电源等等。不同模块之间需要进行数据通信，其中4～20mA电流环通信因其抗干扰能力强、传输距离远、稳定可靠而被广泛应用。由于接收机不能直接对电流环信号进行利用，通常需要将电流环信号变换成频率信号或电压信号，即I/F变换、I/V变换。

电流环通信中I/V变换的精度与A/D转换器的精度有关，且电压信号易受干扰，受整体布板的影响；而I/F变换电路复杂，且需要设计较宽的通频带，对信号的解调、滤波提出了很高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种4-20mA电流环控制PWM输出电路，以克服对4-20mA电流环通信进行I/V转换可靠性不高、抗干扰能力差，而I/F转换电路结构复杂、成本高等弊端。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种4-20mA电流环控制PWM输出电路，包括三角波发生电路、I/V变换电路及比较器；所述I/V变换电路的输入端与输入电流信号相连；所述三角波发生电路输出信号与I/V变换电路的输出信号分别与比较器输入端相连。

进一步，还包括输出电路，所述比较器输出信号与输出电路相连。

具体的，所述三角波发生电路包括第一电阻R416、第二电阻R417、第三电阻R418、第四电阻R419、第五电阻R420、第六电阻R421、第七电阻R422，第一电容电容C410及第一运放U401A、第二运放U401B；电源Vcc经第一电阻R416与第一运放U401A反向输入端相连；第二电阻R417与第三电阻R418并联后连接到第一运放U401A反向输入端；第一运放U401A输出端与第七电阻R422相连；第一运放U401A同相输入端经第四电阻R419与第七电阻R422串联后连接到第一运放U401A输出端；第七电阻R422与第六电阻R421串联后连接第二运放U401B反向输入端；第二运放U401B反向输入端经第一电容C410与第二运放U401B输出端相连；第二运放U401B输出端经第五电阻R420连接到第一运放U401A同相输入端；第二运放U401B同相输入端与第一运放U401A反相输入端相连。

具体的，所述I/V变换电路包括第八电阻R409、第九电阻R410、第十电阻R411第十一电阻R412、第十二电阻R413、第十三电阻R414、第十四电阻R415，第二电容C408、第三电容C409及第三运放U401D；第九电阻R410并联在电流信号输入端口两端；电流输入信号接口正端经第八电阻R409与第三运放U401D同相输入端相连；电源经第十电阻R411与第三运放U401D同相输入端相连；第三运放U401D同相输入端经第二电容C408连接到地；第三运放U401D反相输入端经第十二电阻R413连接到地；电源经第十一电阻R412与第三运放U401D反相输入端相连；第三运放U401D输出端经第十三电阻R414与第三运放U401D反向输入端相连；第三运放U401D输出端连接由第十四电阻R415、第三电容C409组成的滤波电路。

具体的，所述比较器U401C输入端分别连接第二运放U401B输出端及第十四电阻R415；比较器U401C输出端连接由第十五电阻R423及第四电容C411组成的滤波电路。

具体的，所述输出电路包括光耦N201，第十六电阻R208、第十七电阻R209，第五电容C212；光耦N201输入端与比较器U401C输出滤波后的信号相连；光耦N201输出端与第五电容C212并联；光耦N201输出端接第十六电阻R208经第十七电阻R209连接至接收机。

本发明的有益效果是：

1.能够将4-20mA电流环信号转换为PWM信号；

2.输出PWM信号占空比与输入电流信号大小成线性对应关系；

3.PWM频率固定且可调；

4.PWM占空比范围可调；

5.电路结构简单，精度高；

6.可靠性强，可操作性强。

附图说明

图1为本发明4-20mA电流环控制PWM输出电路结构框图；

图2为本发明4-20mA电流环控制PWM输出电路实施例结构图。

具体实施方式