[发明专利]一种高精度4-20mA可调恒流源信号输出装置及输出方法

说明书

本发明涉及4‑20mA恒流源信号输出技术领域，具体公开了一种高精度4‑20mA可调恒流源信号输出装置及输出方法，包括控制系统、输入输出设备、电压/电流转换器、负载组件和用于供电的电源装置；所述控制系统包括STM32单片机和设置在STM32单片机内部的D/A转换模块；所述输入输出设备包括键盘输入装置和液晶显示器；所述负载组件包括电子调压阀；所述电压/电流转换器包括数据处理模块、电压跟随器电路和电压转电流模块，数据处理模块的输出端与电压跟随器电路连接，电压跟随器电路的输出端与电压转电流模块连接。本发明通过STM32单片机IO口输出0‑3.3V模拟电压信号并控制电压/电流转换模块输出4‑20mA电流信号，使其按照给定值变化来实现4‑20mA的输出接口的电流信号的要求。

技术领域

本发明涉及4-20mA恒流源信号输出技术领域，具体为一种高精度4-20mA可调恒流源信号输出装置及输出方法。

背景技术

工业应用中变送器测量的各种非电物理量，如温度、压力、流量、湿度等，都需要将其远距离传输到中控室，这就需转换成符合工业传输标准的电信号，如0-5V、0-20mA或4-20mA。电流信号在传输线路上抗干扰能力强，也不会在传输线路上产生电压降，很好的避免了上述问题。所以，4-20mA电流信号成为了工业现场主流的信号传输方式。

现有的4-20mA电流信号实现电路常采用V-I转换电路，即电压-电流转换电路，可分为集成芯片式电流环电路和分立元件式V-I发生电路。集成芯片式电流环电路，采用一颗控制芯片加外围电路构成，此种方式精度较高，但成本较高，而且占用电路板面积较大；分立元件式V-I发生电路精度不高，占用电路板面积小。如果用STM32单片机系统来实现，在没有D/A转换模块的STM32单片机时，需要外加一片DAC芯片实现模拟量的控制，或者采用PWM来摸拟DA，但也带来温漂和长期稳定性问题。可见现在大多数仪表的电流输出还是用比较复杂的电路来实现的，电路越复杂，所用的电子元器件越多，出现故障的概率就会越大，产品的成本也越高。因此这种复杂的电路已经不能适应产品的研发与应用。

加氢机在给车辆充装氢气的过程中会释放大量的热量，如果不加控制热量会大量聚集极易引起车载储气罐过热导致氢气爆燃，非常危险。为了解决这个问题，就要保证氢气在充装时的温度不能上升过快，用电子调压阀使管道内的氢气压力缓慢上升，从而控制温度上升能较好的解决这一问题。由于电子调压阀是通过输入4-20mA信号来进行压力调节的。这就需要一种能精确输出4-20mA直流电流信号的输出装置，并且该装置还要实现精确调节，能输出可调的电流信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度4-20mA可调恒流源信号输出装置及输出方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度4-20mA可调恒流源信号输出装置的信号输出方法，包括控制系统、输入输出设备、电压/电流转换器、负载组件和用于供电的电源装置；所述控制系统包括STM32单片机和设置在STM32单片机内部的D/A转换模块；所述输入输出设备包括键盘输入装置和液晶显示器；所述负载组件包括电子调压阀；所述电压/电流转换器包括数据处理模块、电压跟随器电路和电压转电流模块，数据处理模块的输出端与电压跟随器电路连接，电压跟随器电路的输出端与电压转电流模块连接。

作为本发明的一种优选方案，所述STM32单片机的输入端与键盘输入装置连接，键盘输入装置用于STM32单片机的输入控制。

作为本发明的一种优选方案，所述STM32单片机的输出端和液晶显示器的输入端连接；所述STM32单片机输出的电压模拟量通过液晶显示器显示；所述STM32单片机把需要输出的电压模拟量换算成需要D/A转换模块转换的数字量并经D/A转换模块转换成电压信号输出。

作为本发明的一种优选方案，所述STM32单片机的D/A端口与数据处理模块连接，用于将经由D/A转换模块转换后的模拟电压信号输出至数据处理模块。