一種針對兩線制變送器的浮地測量電路的製作方法
2023-05-30 01:37:51 1
一種針對兩線制變送器的浮地測量電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種針對兩線制變送器的浮地測量電路。被測的兩線制變送器通過光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表A以及電阻RS與系統電源連接，光耦隔離電路、示波器分別與系統電源相連接；光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋迴路、電壓跟隨電路和光耦隔離晶片U3；系統電源包括直流電源I、直流電源II、交流電源。相對於現有技術而言，通過光耦隔離電路將被測兩線制變送器與示波器及其供電電源隔離，使兩線制變送器不受來自於示波器及其供電電源噪聲的影響；通過控制光耦隔離電路的參數，可以使VOUT=VIN，準確的完成被測點相對於COM端的電壓測量；同時，在浮地測量時保證了操作的安全性，易於實現，成本較低。
【專利說明】一種針對兩線制變送器的浮地測量電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路測量領域，特別涉及一種針對兩線制變送器的浮地測量電路。
【背景技術】
[0002]兩線制變送器在工業中廣泛應用。一般兩線制變送器將物理量轉換成Γ20πιΑ電流輸出，同時Γ20πιΑ電流本身為變送器供電。但是由於導線電阻的存在，兩線制變送器的參考地電平並不等於電源系統的地電平，這給兩線制變送器的測量帶來難度。
[0003]所有電壓測量都是差分測量，電壓測量分參考地電平測量和浮地測量(非參考地電平測量)兩類。電壓測量時，大多數傳統示波器把「信號參考」端子連接到保護接地系統上，這樣所有應用到示波器的信號或示波器提供的信號都會有一個公共連接點，這個公共連接點通常是示波器機箱，通過AC供電設備電源線中的第三條線接地，來保持在(或接近)零伏。浮地測量時不應該使用傳統無源探頭直接在參考地電平的示波器上進行浮地測量，視流經參考引線的電流數量，傳統無源探頭會開始變熱，在電流足夠高時，它會熔化斷開。浮地測量技術有隔離輸入示波器、差分探頭、電壓隔離裝置等。
【發明內容】
[0004]鑑於現有技術的狀況，本發明提供了一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，使被測兩線制變送器的浮地系統不受大地電性能的影響，提高使用示波器進行浮地測量的準確性和安全性。
[0005]本發明為實現上述技術目的，所採用的技術方案是；一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統電源，其特徵在於:還包括光耦隔離電路，所述被測的兩線制變送器通過所述光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表A以及電阻&與系統電源連接，所述光耦隔離電路、示波器分別與系統電源相連接；所述光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋迴路、電壓跟隨電路和光耦隔離晶片U3 ;所述系統電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源；所述電壓跟隨電路包括可調電阻R7和運算放大器U2 ;所述電壓反饋迴路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;所述減法電路包含電阻Rl、R2、R3、R4和運算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運算放大器Ul的2腳，另一路通過電阻R2接運算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運算放大器Ul的3腳，另一路通過電阻R4接運算放大器Ul的4腳和參考地，運算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離晶片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離晶片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調電阻R7 —端、運算放大器U2的3腳，可調電阻R7另一端接運算放大器U2的4腳及電路地，運算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+ ;所述運算放大器U1、運算放大器U2的型號為0PA2180，光耦隔離晶片U3型號為TIL300。
[0006]本發明具有以下優點:本發明相對於現有技術而言，通過光耦隔離電路將被測兩線制變送器與示波器及其供電電源隔離，使兩線制變送器不受來自於示波器及其供電電源噪聲的影響；通過控制光耦隔離電路的參數，可以使準確的完成被測點相對於(1)1端的電壓測量；同時，本發明在浮地測量時保證了操作的安全性，易於實現，成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明測電路連接框圖；
圖2是本發明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0008]下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的電流測量電路作進一步詳細說明。
[0009]如圖1、圖2所示，一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統電源，還包括光耦隔離電路，被測的兩線制變送器通過所述光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表八以及電阻民與系統電源連接，光耦隔離電路、示波器分別與系統電源相連接。
[0010]光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋迴路、電壓跟隨電路和光耦隔離晶片口3；系統電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源。
[0011]電壓跟隨電路包括可調電阻87和運算放大器似；電壓反饋迴路包含電阻陽、電阻尺6、電容；減法電路包含電阻町、03、財和運算放大器VI。
[0012]具體電路連接為:電阻[一路接運算放大器仍的2腳，另一路通過電阻以接運算放大器VI的1腳和5腳，電阻…一路接運算放大器VI的3腳，另一路通過電阻財接運算放大器仍的4腳和參考地，運算放大器仍的6腳接電阻陽、電容的一端及光耦隔離晶片的4腳，電阻陽另一端接參考地，運算放大器VI的7腳接電容另一端、電阻尺6的一端，運算放大器VI的8腳接電源71+，光耦隔離晶片的1腳接參考地，2腳接電阻冊的另一端，3腳接電源71+，6腳接電源乂2—，5腳接可調電阻87 —端、運算放大器的3腳，可調電阻87另一端接運算放大器的4腳及電路地，運算放大器的1腳、2腳為輸出腳接電源乂2—。
[0013]運算放大器仍、運算放大器似的型號為0？八2180，光耦隔離晶片仍型號為111300.,
[0014]可調電阻87為精密可調電阻，其最大阻值為電阻85的1.5倍。
[0015]電阻81、03、財滿足1？1邙2，尺4。
[0016]直流電源I和直流電源II提供的最高電壓為487，交流電源提供2207交流電。實際應用中直流電源I和直流電源II可選用開關電源。
[0017]實際應用中由於電阻民的存在，乂⑽不等於1-，如果需要測量的是被測兩線制變送器的被測點電壓相對於￠:01端的電壓，若不使用隔離，直接使用示波器進行測量時，容易將外部大地的幹擾引入被測兩線制變送器；若直接使用示波器進行浮地測量(即地線不與大地相連),測量時有可能損壞電路或影響人身安全。本發明採用光耦隔離電路簡便的解決了這個問題。
[0018]減法電路的輸入端分別接被測兩線制變送器的(1)1端和被測點，減法電路的輸出Vou/ = (R4/R3) * (Vin-Vcom);而Vin-Vcom是需要測量的被測兩線制變送器的被測點電壓相對於COM端的電壓，調節相應電阻值使VOT』 =Vin-Vot。
[0019]反饋迴路的作用是保持光耦隔離電路中發光二極體的亮度穩定，跟隨器U2使Vo端的驅動能力加強；光耦隔離電路最終的輸出Vot ^ Vou/，即Vot ^ VIN-VroM。通過調節可調電阻R7的阻值，可使Vot=Vin-Vot。
[0020]運算放大器Ul、U2可以由雙路運算放大器0PA2180實現，U3由光耦隔離晶片TIL300實現；直流電源可以採用24V開關電源；通過調節以上所述電路參數，使光耦隔離電路的輸出Vott等於被測兩線制變送器的被測點電壓相對於COM端的電壓，示波器可以準確的測量該電壓值，還可以測量相應波形以及時間等參數。
[0021]測量原理
圖1中兩線制變送器為被測儀器，COM端為兩線制變送器的參考電平(浮地)，需要測量出被測點相對於COM端的電壓。光耦隔離電路的一個輸入端Vot連接兩線制變送器的COM端，光耦隔離電路的另一輸入端Vin連接兩線制變送器的被測點。直流電源I為兩線制變送器供電，也為光耦隔離電路靠近兩線制變送器的部分供電，如圖V1+、V1-所示。光耦隔離電路的輸出端Vott連接示波器的測試點CH，交流電源為示波器供電，直流電源II為光耦隔離電路的靠近示波器的部分供電，如圖V2+、V2-所示。直流電源II的V2-端與交流電源的GND (大地)連接。
[0022]兩線制變送器工作時，需要測量出被測點的相對於COM端的電壓，如果直接用示波器測量，示波器的GND端會引入來自於大地的幹擾，影響測量出的被測點電壓的準確性。而光耦隔離電路可以使輸出電壓與被測點的電壓相等，即Vott=Vin，而且光耦隔離晶片的使用，使兩線制變送器與大地隔離開，不受噪聲幹擾。應用光耦隔離電路以後，由於乂.=',，示波器測出Vott即為被測點相對於COM端的電壓。
【權利要求】
1.一種針對兩線制變送器的浮地測量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統電源，其特徵在於:還包括光耦隔離電路，所述被測的兩線制變送器通過所述光耦隔離電路與示波器連接，被測兩線制變送器通過電流表A以及電阻&與系統電源連接，所述光耦隔離電路、示波器分別與系統電源相連接；所述光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋迴路、電壓跟隨電路和光耦隔離晶片U3 ;所述系統電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源； 所述電壓跟隨電路包括可調電阻R7和運算放大器U2 ;所述電壓反饋迴路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;所述減法電路包含電阻R1、R2、R3、R4和運算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運算放大器Ul的2腳，另一路通過電阻R2接運算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運算放大器Ul的3腳，另一路通過電阻R4接運算放大器Ul的4腳和參考地，運算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離晶片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離晶片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調電阻R7 —端、運算放大器U2的3腳，可調電阻R7另一端接運算放大器U2的4腳及電路地，運算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+ ； 所述運算放大器U1、運算放大器U2的型號為0PA2180，光耦隔離晶片U3型號為TIL300。
【文檔編號】G01R19/00GK104374985SQ201410656637
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】劉翠翠, 陳維琨, 高明璋, 孫振民 申請人:中環天儀股份有限公司