一种二线制电流采样供电电路及阀门定位器的制作方法

1.本实用新型涉及智能定位器的电路电源领域，具体涉及一种二线制电流采样供电电路及阀门定位器。


背景技术：

2.博流ip6000智能定位器整个控制系统的电源、控制信号都来自于两根导线上传输来的4～20ma环路电流，就是电源和信号线公用两根导线，不使用任何额外的电源，ip6000智能定位器的供电均从控制信号中提取。由于 ip6000智能定位器工作时，需要使用24v，3v的电压工作，并且同时对4
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20ma的信号进行采样分析，所以在电路电源的设计中需要将4-20ma转化为24v,3.3v。满足ip6000智能定位器的工作需求。现有技术电源输出功率小，很难满足ip6000智能定位器的工作需求。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种二线制4-20ma电流采样供电电路及阀门定位器，整个转换电路结构简单且性能稳定可靠。
4.一种二线制4-20ma电流采样供电电路，包括：
5.与电流输入连接的稳压及电流采样电路；
6.与所述稳压及电流采样电路的连接的电流放大反向电路；
7.与所述稳压及电流采样电路的连接的dc-dc电压电路，所述的dc-dc 电压电路包括：直流降压电路和直流升压电路。
8.以下作为本实用新型的优先技术方案：
9.所述的稳压及电流采样电路包括：串联连接的第一稳压二极管和第一电阻，第一稳压二极管并联有第二电容，所述的第一电阻的两端并联有第一电容。
10.第一稳压二极管为精度稳压二极管zm4733，连接到电容第二电容，将 4-20ma输入电流转换为稳定的8.2v电压。
11.第一稳压二极管连接高精度的电阻r1组成电流采样电路，当电流通过第一电阻时，产生一个负电压ui，完成电流采样。
12.所述的电流放大反向电路包括：
13.运算放大器；
14.与所述运算放大器的反向输入端连接的第六电阻；
15.并联在所述运算放大器的反向输入端和输出端的第七电阻；
16.以及与所述的运算放大器的正向输入端连接的第八电阻。
17.所述的第七电阻上并联有第五滤波电容。
18.所述的运算放大器的正向输入端连接有第八电阻，并接地。
19.与所述运算放大器的输出端连接的第九电阻。
20.所述的第九电阻的一端连接有第七滤波电容，并接地。
21.所述的运算放大器上连接有第六滤波电容，并接地。
22.运算放大器连接第六电阻和第七电阻，第八电阻组成反相比例运算放大电路，将流过第一电阻产生的负电压ui，放大反向变成一个单片机可以处理的电压。第六电阻r6阻值为51k，第七电阻r7阻值为510k，根据uo＝-(r 7/r6)*ui将电压放大为10倍。计算得4-20ma电流转换为电压为0.4v-2v。连接第九电阻r9为增大输入阻抗，增加抗干扰能力。产生的电压输入单片机处理。
23.所述的直流降压电路具体为8.2v转3.3v电路；所述的直流降压电路包括：
24.开关稳压芯片(即开关稳压器芯片)；
25.与所述开关稳压芯片的输入端连接的第二电阻和第三电阻，所述的第二电阻和第三电阻串联；
26.与所述开关稳压芯片的输入端连接的第四电阻，所述的第四电阻并联有第三电容；
27.以及与所述开关稳压芯片的输出端连接的电压输出电路。
28.所述的电压输出电路包括：串联的第一电感和第二二极管，以及并联在所述第一电感和第二二极管上的第四电容。
29.即第四电容并联在第一电感和第二二极管串联后的支路两端。
30.开关稳压器芯片能为整个系统提供3.3v的电压芯片，此芯片具有内部p 沟道mosfet电源的高效率降压转换器。第二电阻r2连接第三电阻r3连接开关稳压器芯片到输入端，控制芯片的启动电压。第四电阻r4连接第三电容c3连接开关稳压器芯片的输入端，作为输入电压的感应电路。第一电感l1连接第二二极管d2及第四电容c4组成电压输出电路，输出稳定的3. 3v.提供给系统供电。
31.所述的直流升压电路具体为8.2v转24v电路；所述的直流降压电路包括：
32.升压转换器；
33.与所述升压转换器连接的输出启动电压控制电路；
34.与所述升压转换器连接的输出电压控制电路；
35.以及与所述升压转换器连接的输出电路。
36.所述的输出启动电压控制电路，包括：
37.串联的第十电阻和第十一电阻，所述的第十电阻的一端与所述升压转换器的输入端连接，所述的第十电阻的另一端与所述第十一电阻连接；
38.以及并联在所述第十电阻和第十一电阻串联支路两端的第八电容。
39.所述的输出电压控制电路，包括：
40.串联的第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；
41.所述的输出电路，包括：
42.第二电感，第二电感产生稳定的24v电压。提供给定位器的压电阀的工作电压。
43.一种阀门定位器，采用二线制4-20ma电流采样供电电路。
44.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
45.本实用新型整个转换电路结构简单、体积很小、功率转换率搞，成本低且性能稳定可靠，满足二线制电气阀门定位器电源供电及电流采样的设计要求。
附图说明
46.图1为本实用新型二线制4-20ma电流采样供电电路的结构示意图；
47.图2为本实用新型中稳压电路及电流采样电路的结构示意图；
48.图3为本实用新型中电流放大反向电路的结构示意图；
49.图4为本实用新型中8.2v转3.3v电路的结构示意图；
50.图5为本实用新型中8.2v转24v电路的结构示意图。
具体实施方式
51.下面结合附图对本实用新型二线制4-20ma电流采样供电电路作进一步详细描述。
52.如图1所示，一种用于阀门定位器的二线制4-20ma电流采样供电电路，包括；
53.与4-20ma电流输入连接的稳压及电流采样电路，稳压及电流采样电路的输入端与4-20ma电流输入连接，；
54.与稳压及电流采样电路连接的电流放大反向电路；
55.与稳压及电流采样电路连接的dc-dc电压电路，dc-dc电压电路包括直流降压电路和直流升压电路，直流升压电路输出24v给压力阀供电，直流降压电输出3.3v给系统供电。
56.如图2和图3所示，稳压及电流采样电路包括：串联连接的稳压二极管 d1和电阻r1，稳压二极管d1并联有电容c2(即第二电容)，电阻r1并联有电容c1(即第一电容)。
57.d1为精度稳压二极管zm4733连接到电容c2，将4-20ma输入电流转换为稳定的8.2v电压。
58.d1连接高精度的电阻r1组成电流采样电路，当电流通过r1时，产生一个负电压ui，完成电流采样。
59.如图2和图3所示，电流放大反向电路包括：运算放大器u1；与运算放大器u1的反向输入端(第4引脚)连接的第六电阻r6；并联在运算放大器u1的反向输入端(第4引脚)和输出端(第1引脚)的第七电阻r7；以及与运算放大器u1的正向输入端(第3引脚)连接的第八电阻r8，第八电阻r8的一端与与运算放大器u1的正向输入端(第3引脚)连接，另一端与运算放大器u1的第2引脚连接后接地。第七电阻r7上并联有第五滤波电容c5。运算放大器u1的输出端连接(第1引脚)有第九电阻r9。第九电阻r9的一端连接有第七滤波电容c7并接地。运算放大器第5引脚有第六滤波电容c6，并接地。
60.具体地，电流放大反向电路包括：
61.u1运算放大器opa330ajdbvr连接高精度电阻r6和r7，r8组成反相比例运算放大电路，将流过电阻r1产生的负电压ui，放大反向变成一个单片机可以处理的电压。r6阻值为51k，r7阻值为510k，根据uo＝-(r7/ r6)*ui将电压放大为10倍。计算得4-20ma电流转换为电压为0.4v-2v，连接c5，c6，c7为滤波电容。连接r9为增大输入阻抗，增加抗干扰能力。产生的电压输入单片机处理。
62.dc-dc电压转换电路包括：8.2v转3.3v电路和8.2v转24v电路。
63.如图2和图4所示，8.2v转3.3v电路包括：开关稳压芯片u2(即开关稳压器芯片)；
64.与开关稳压芯片u2的输入端(第7引脚)连接的第二电阻r2和第三电阻r3，第二电阻r2和第三电阻r3串联；与开关稳压芯片的输入端(第 7引脚)连接的第四电阻r4，第四电阻r4的一端与开关稳压芯片第7引脚连接，第四电阻r4的另一端与开关稳压芯片第6引脚连
接，第四电阻r4 上并联有第三电容c2；以及与开关稳压芯片u2的输出端连接的电压输出电路。
65.电压输出电路包括：串联的第一电感l1和第二二极管d2，第一电感l 1的两端连接在开关稳压芯片u2的第1引脚和第5引脚；以及并联在第一电感l1和第二二极管d2上的第四电容c4，即第四电容c4并联在第一电感l1和第二二极管d2串联后的支路两端，第四电容c4的一端连接在开关稳压芯片u2的第1引脚，第四电容c4的另一端连接在开关稳压芯片u2的第4引脚并接地。
66.第五电阻r5的一端连接在开关稳压芯片u2的第1引脚上，第五电阻r 5的另一端连接在开关稳压芯片u2的第8引脚上。
67.8.2v转3.3v电路具体包括：u2 ltc1474is8-3.3dc-dc开关稳压器芯片能为整个系统提供3.3v的电压芯片，此芯片具有内部p沟道mosfet电源的高效率降压转换器。r2连接r3连接u2第3pin控制芯片的启动电压。 r4连接c3连接u2第6pin为输入电压的感应电路。电感l1连接二极管d 2及电容c4组成电压输出电路，输出稳定的3.3v.提供给系统供电。
68.如图2和图5所示，8.2v转24v电路包括：升压转换器u3；与升压转换器u3连接的输出启动电压控制电路；与升压转换器u3连接的输出电压控制电路；以及与升压转换器u3连接的输出电路。
69.输出启动电压控制电路，包括：串联的第十电阻r10和第十一电阻r1 1，第十电阻r10的一端与升压转换器u3的第2引脚连接，第十电阻r10 的另一端与第十一电阻r11连接；以及并联在第十电阻r10和第十一电阻r 11串联支路两端的第八电容c8，第八电容c8的一端连接到升压转换器u3 的第2引脚，第八电容c8的另一端接地。第十电阻r10并联有第九电容c 9，第九电容c9的一端连接到升压转换器u3的第1引脚，第九电容c9的一端接地。
70.输出电压控制电路，包括：串联的第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻r14，第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻r14依次串联形成支路，该支路的一端与升压转换器u3的第7引脚连接，该支路的另一端接地，电容c10并联在该支路两端，电容c10的一端与升压转换器u 3的第7引脚连接，电容c10的另一端接地。电容c11的一端与升压转换器 u3的第6引脚连接，电容c11的另一端接地。
71.输出电路，包括：第二电感l2，第二电感l2的一端与升压转换器u3 的第4引脚连接，第二电感l2的另一端与升压转换器u3的第2引脚连接。
72.芯片u3 lt8410-1是超低功率升压转换器能将8.2v电压转化为24v，c 8，r10连接r11连接u3第1pin控制芯片的启动电压。r12，r13,r14连接芯片第8pin控制芯片的输出电压。电感l2连接u3第4pin，产生稳定的24v电压。提供给定位器的压电阀的工作电压。
73.以上各个电路模块的组成，经过验证可以满足二线制电气阀门定位器电源供电及电流采样的设计要求。具体实施方式此电路为我们公司产品智能阀门定位器ip6000电源供电及电流采样硬件电路，已经在实际产品中得到运用。
74.以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。