[实用新型]三运放组成的可组态输出四种模拟信号的电路

说明书

技术领域

本实用新型可以广泛应用于各电力和工业自动化控制设备中，主要在一些传感器的变送输出电路中应用特别广泛。通过此电路，根据后端控制设备的需求，只要设定四种拨动开关的位置状态就可以输出所对应所需求的模拟量，而不需要去更换整个变送器或者传感器设备，轻松实现模拟信号之间的转化。

背景技术

在自动化控制系统中，控制器接收的传感器的信号都是通过一些标准的模拟信号进行传输的。标准模拟信号一般有四种如：4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V等这些模拟信号。传感器将一些物理信号转化为这些标准的模拟信号后与控制电路的输入信号相匹配才能得到有效的控制。变送器模块可以将这些物理量转化为控制器所需要的信号，但是，一般的变送器模块都是将固定的输入和输出信号进行转化。如果需要不同的模拟量信号的时候，只有更换新的变送器模块，操作复杂且不方便。在变送器模块中使用本实用新型所提供的电路就可以很快的实现四种模拟信号的切换，而不用更换这个变送器模块，这样就可以不用接线或者更换模块方便的实现四种模拟信号之间的切换，轻松地实现传感器与控制器之间模拟量信号的匹配，将变送器输出的信号准确的传递给控制系统。成本低，操作简单方便。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种三运放组成的可组态输出四种模拟信号的电路，此电路由加法器电路、信号调零电路和输出匹配电路三部分组成而且4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V四种模拟信号可以通过组态开关的匹配来输出，此电路应用在变送器模块中使得信号的切换更加方便，操作简单。

本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种三运放组成的可组态输出四种模拟信号的电路，由加法器电路、信号调零电路和输出匹配电路三部分组成。其特征在于：4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V四种模拟信号可以通过组态开关的匹配来输出；三种运放都为双极性运放；调零电路由电压跟随器和两个稳压电路组成；输出信号的零点和量程可以通过电位计进行调节输出。

该电路的工作原理为调零电路部分中，稳压基准U4、U5与电阻R13、R22分别组成正向和负向的基准源电路，使得电位计RP2的中点电压为零，运放U2自身连接组成一个电压跟随器电路，将偏置电压跟随输出并且叠加到加法器电路中的运放U1的正端。加法器电路是由电阻R1、R3、R5、R14和运放U1组成。信号从Vin+输入后与调零偏置电压进行加法叠加运算后，其输出电压可以通过电阻R6、电阻R2和电位计RP1进行量程调节。调节后的电压传输至输出匹配电路。输出匹配电路由运放U3、匹配电阻R4和R7、反馈电路部分构成。反馈电路分成三部分，分别是一个电流串联负反馈支路和两个电压串联负反馈支路。电流串联负反馈支路是由匹配电阻R17、R18和R16组成的；第一个电压串联负反馈支路是由匹配电阻R8、R9和R12组成的；第二个电压串联负反馈支路是由匹配电阻R10、R11和R12组成的；输出信号通过旁路电容C2进行滤波后输出，其带负载能力即为运放U3的输出带负载能力。O+与O-为信号输出端，可以接至其天它电路或者控制器输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）该电路的使用可实现多种模拟信号之间通过开关状态来进行切换，设计简单，操作方便；

（2）调零电路和匹配电路可以对输出信号的零点和量程分别进行调节，能够适用于不同模拟信号等级的输入设备中。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

如图1所示设计电路，前端传感器采集的信号处理后即为输入信号Vin+，将传感器的满量程输出电压调整到200mV时，即可以使用图示电阻值来进行匹配；

当输出端需要0-20mA电流输出时，此时不需要输出调零偏置电路，S4闭合，旁路电阻R14接到地，可以作为加法器电路的接地电阻。电压信号通过输出匹配电路匹配后可以直接输出。输出电路中需要电流串联负反馈，所以S1、S2和S5都要断开，S3断开。R16、R17和R18三个电阻的并联来匹配输出电流的量程。