[实用新型]一种4~20mA信号隔离采集器

说明书

本实用新型涉及一种4~20mA信号隔离采集器，属于信号隔离传输技术领域。本实用新型包括窃电分流采样单元、小信号放大单元、核心处理单元和信号隔离输出单元；所述窃电分流采样单元用于从输入的4~20mA信号中窃取能量以使内部电路正常工作，同时对输入的4~20mA信号进行采样；所述小信号放大单元用于对采样信号进行放大；输出核心处理单元用于对放大后的采样信号进行A/D变换，并转换成相应的数字值，然后经信号隔离输出单元发送到目标设备；本实用新型所述的信号隔离采集器无需独立供电电源便可正常工作，其电路结构简单，易于集成，便于小型化、轻量化生产。

技术领域

涉及信号隔离传输领域，具体而言涉及4~20mA信号隔离采集器。

背景技术

在当前许多工业现场及实验室，都涉及到对4~20mA直流电流信号的采集，为避免两台设备间相互干扰，一般会使用4~20mA的信号隔离器进行隔离，然后进行采集。如此便有如下问题：而目前普遍存在如下问题：

1. 市场上的信号隔离器普遍价格偏高；

2. 市场上的信号隔离器所使用的隔离电路带有隔离电源，而隔离电源电路不但增加成本，还会占用大片的PCB面积，导致信号隔离器的体积普遍偏大，不利于集成；

在对模拟信号隔离传输过程中无疑增加了传输误差，使数据精确度收到影响。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的以上问题，提出了一种可使用常见低价元器件实现的4~20mA信号隔离采集器，将A\D转换过程前移，有效的降低了数据传输的误差和信号隔离器的材料成本，本实用新型所描述的4~20mA信号隔离采集器仅占用很小的PCB面积，非常利于集成。

为了达到以上目的，本实用新型采用了如图1、图2所示的技术方案，描述如下：

一种4~20mA信号隔离采集器，其包括：

窃电分流采样单元、小信号放大单元、核心处理单元和信号隔离输出单元。

所述窃电分流采样单元负责从源设备的4~20mA信号输出端窃取能量并实现稳压输出，并为整个隔离采集器的隔离前端电路供电，且能够将信号输入端多余的电流进行分流传输；所述窃电分流采样单元还负责对信号输入端的电流进行采样，其采样信号发送到小信号放大单元。

所述的隔离前端电路指以隔离器件为分界点，隔离器件到源设备4~20mA信号输出端口之间的所有电路。

所述源设备指发送承载数据的信号的设备。

所述小信号放大单元负责对输入的小信号的采样电压进行放大，其放大后的信号发送到核心处理单元。

所述核心处理单元用于对放大后的采样信号进行A/D变换，并进行相应的数据处理，然后将得到的数字值DA以数字信号的形式经信号隔离输出单元发送到目标设备。

所述信号隔离输出单元位于核心处理单元和目标设备之间，用于对所述核心处理单元与目标设备的通信进行隔离。

所述目标设备指接收承载数据的信号的设备。

所述核心处理单元应具有AD采样功能、温度检测功能及参数存储功能，且必须包含一片微处理器芯片。

所述4~20mA信号隔离采集器的隔离前端电路的正常工作电压应小于所对接源设备的信号输出端在接入最大负载时的输出电压，最大承受电压应小于所对接源设备的信号输出端的开路电压，最大允许工作电流应小于源设备所输出的代表有效数据的最小电流，即4mA，最大承受电流应大于源设备的信号输出端所输出的最大有效电流，即：20mA。

所述的4~20mA信号隔离采集器的隔离前端电路的最大允许工作电流为所述的4~20mA信号隔离采集器的隔离前端电路的最小正常工作电流之和。