[发明专利]一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路及方法

说明书

本发明公开了一种SIL2安全等级的4‑20mA输入检测电路及方法，属于输入检测技术领域，包括主控模块、恒流发生模块、4‑20mA检测模块、4‑20mA输入模块；所述恒流发生模块、4‑20mA检测模块、4‑20mA输入模块均与所述主控模块通信连接，所述恒流发生模块、4‑20mA输入模块均与所述4‑20mA检测模块通信连接，通过所述主控模块对所述恒流发生模块、4‑20mA输入模块进行控制，并对4‑20mA的电流进行检测。本发明在对4‑20mA输入模块的检测电路的基础上增加了对4‑20mA输入模块的验证电路，并使用仲裁控制的检测方法在实时检测4‑20mA输入的基础上同时可以验证4‑20mA输入模块是否正常，确保4‑20mA输入模块的检测电路符合SIL2安全等级。

技术领域

本发明涉及输入检测技术领域，具体涉及一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路及方法。

背景技术

一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA。在传输信号时，要考虑到导线上也有电阻，如果用电压传输则会在导线的产生一定的压降，那接收端的信号就会产生一定的误差，所以使用电流信号作为变送器的标准传输。

要使得4-20mA输入模块满足SIL2安全等级，需要能够验证该模块自身是否正常，目前4-20mA输入模块的检测电路是有很多的，但是在基于SIL2安全等级的设计上未找到合适的相关设计方式，上述问题亟待解决，为此，提出一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何实现对4-20mA输入模块的实时检测和模块功能自检，提供了一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括主控模块、恒流发生模块、4-20mA检测模块、4-20mA输入模块；所述恒流发生模块、4-20mA检测模块、4-20mA输入模块均与所述主控模块通信连接，所述恒流发生模块、4-20mA输入模块均与所述4-20mA检测模块通信连接，通过所述主控模块对所述恒流发生模块、4-20mA输入模块进行控制，并对4-20mA的电流进行检测。

更进一步的，所述主控模块为微控制器U1，所述微控制器U1通过两个GPIO管脚实现恒流发生模块的输出使能控制和恒流发生模块的输出电流切换，所述微控制器U1通过另外一个GPIO管脚控制4-20mA输入模块中4-20mA的输入使能。

更进一步的，所述恒流发生模块包括电流选择电路、一级恒流电路、二级恒流电路；通过所述电流选择电路实现三个不同的电流输出选择，三个不同的电流输出分别为零电流、第一自检电流(I1)、第二自检电流(I2)，通过所述一级恒流电路实现恒流输出，为所述二级恒流电路提供驱动，通过所述二级恒流电路实现最终的电流输出。

更进一步的，所述电流选择电路包括电阻R1～R5、三极管Q1、三极管Q2，微控制器U1通过第一GPIO管脚与三极管Q1的基极连接，电阻R1设置在第一GPIO管脚与三极管Q1的基极之间，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与一级恒流电路连接，三极管Q1的集电极通过电阻R3与电源端连接，三极管Q1的集电极处设置有第一测试点TP1，微控制器U1通过第二GPIO管脚与三极管Q2的基极连接，电阻R2设置在第二GPIO管脚与三极管Q2的基极之间，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R4与三极管Q1的集电极连接，三极管Q2的集电极通过电阻R5接地。

更进一步的，所述一级恒流电路包括误差放大芯片U2、电容C1、MOS管Q3、电阻R6、R7，误差放大芯片U2的正相输入端与三极管Q1的集电极连接，反相输入端与MOS管Q3的漏极并联后通过电阻R6接地，输出端与MOS管Q3的栅极连接，电容C1连接在误差放大芯片U2的反相输入端与输出端之间，MOS管Q3的源极通过电阻R7与电源端连接，并与二级恒流电路连接。