基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，屬于壓力變送器技術領域。

背景技術：

壓力變送器是工業(yè)常見的壓力測量儀表，以其可以實現(xiàn)信號遠傳的特點，被越來越多的工業(yè)場合所應用。壓力變送器一般由壓力傳感器以及變送輸出電路組成，變送輸出電路為壓力傳感器提供工作所需要的電源，同時將壓力傳感器輸出的信號進行處理，并輸出相對應的4~20mA電流信號。

在現(xiàn)有技術的壓力變送器中，壓力傳感器一般采用電流供電型壓力傳感器，即在變送輸出電路中設置為壓力傳感器供電的恒流源電路，但是這種變送輸出無法與電壓供電型的壓力傳感器配套使用，而現(xiàn)有技術中與電壓供電型壓力傳感器配合使用的變送輸出電路較少，在一定程度上限制了電壓供電型壓力傳感器的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種與電壓供電型壓力傳感器相匹配，大大增加了電壓供電型壓力傳感器應用場合的基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：該基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，包括壓力傳感器，其特征在于：壓力傳感器為電壓供電型，設置有供電模塊、信號處理模塊、電壓-電流轉換模塊，供電模塊包括基準電壓源和恒壓源，供電電源連接基準電壓源的供電輸入端，基準電壓源的供電輸出端連接恒壓源的供電輸入端，恒壓源的供電輸出端連接壓力傳感器的供電輸入端，壓力傳感器的供電輸出端接入信號處理模塊的信號輸入端，信號處理模塊的信號輸出端連接電壓-電流轉換模塊的信號輸入端，電壓-電流轉換模塊的信號輸出端輸出變送信號。

優(yōu)選的，還設置有與信號處理模塊相連的零位調(diào)節(jié)模塊和滿度調(diào)節(jié)模塊，基準電壓源的輸出端連接零位調(diào)節(jié)模塊。

優(yōu)選的，還設置有反向及過壓保護模塊，供電電源通過反向及過壓保護模塊接入所述的基準電壓源和電壓-電流轉換模塊的供電輸入端。

優(yōu)選的，所述的恒壓源包括型號為LM258的集成運算放大器U1A以及電阻R1~R2，集成運算放大器U1A的同相輸入端接入基準電壓源輸出端輸出的電壓信號，其反相輸入端通過電阻R1接地，電阻R2并聯(lián)在其反相輸入端和輸出端之間。

優(yōu)選的，所述的滿度調(diào)節(jié)模塊包括電阻R3~R5、電容C2~C4以及電位器W2，壓力傳感器的輸出負極串聯(lián)電阻R3之后同時并聯(lián)電容C2~C3的一端以及信號處理模塊-IN端；壓力傳感器的輸出正極串聯(lián)電阻R4之后同時并聯(lián)電容C4的一端、電容C3的另一端以及信號處理模塊+IN端，電容C2和電容C4的另一端接地，電阻R5和電位器W2串聯(lián)后連接在信號處理模塊的兩個RG端之間。

優(yōu)選的，所述的信號處理模塊采用型號為INA826的儀表放大器。

優(yōu)選的，所述的基準電壓源包括型號為ADR02的集成芯片U3以及電容C7~C10，電容C7~C8并聯(lián)在集成芯片U3的輸出端與接地端之間，電容C9~C10并聯(lián)在集成芯片U3的輸入端與接地端之間。

優(yōu)選的，所述的零位調(diào)節(jié)模塊包括電位器W1和電阻R7，基準電壓源的輸出端輸出的電壓信號后串聯(lián)電位器W1和電阻R7后并聯(lián)在信號處理模塊的信號輸出端。

優(yōu)選的，所述的電壓-電流轉換模塊包括集成運算放大器U1B、電阻R8~R10和三極管Q1，集成運算放大器U1B的同相輸入端和電阻R8的一端同時并聯(lián)信號處理模塊的輸出端，電阻R8的另一端接電阻R10的一端，電阻R10的另一端同時并聯(lián)接地端以及三極管Q1的發(fā)射極，集成運算放大器U1B的反相輸入端接地，集成運算放大器U1B的輸出端串聯(lián)電阻R9連接三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極連接所述的供電電源。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是：

1、本基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，與電壓供電型壓力傳感器相匹配，大大增加了電壓供電型壓力傳感器應用場合。

2、通過設置零位調(diào)節(jié)模塊，有助于當壓力傳感器所受壓力為量程下限時調(diào)節(jié)輸出信號為4mA。

3、通過設置滿度調(diào)節(jié)模塊，有助于當壓力傳感器所受壓力為量程上限時調(diào)節(jié)輸出信號為20mA。

4、通過設置反向及過壓保護模塊，當供電電源電壓過大或反接時提供保護，避免了因供電電源電壓過大或反接時對元件造成損壞。

附圖說明

圖1為基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路原理方框圖。

圖2為基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路電路原理圖。

具體實施方式

圖1~2是本實用新型的最佳實施例，下面結合附圖1~2對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，基于電壓供電型壓力傳感器的兩線制變送輸出電路，包括：反向及過壓保護模塊、電壓-電流轉換模塊、基準電壓源、恒壓源、信號處理模塊、零位調(diào)節(jié)模塊以及滿度調(diào)節(jié)模塊。

供電電源通過反向及過壓保護模塊分別連接基準電壓源和電壓-電流轉換模塊相連，為基準電壓源和電壓-電流轉換模塊進行供電?；鶞孰妷涸吹妮敵龆伺c恒壓源的輸入端相連，為恒壓源提供工作電源，恒壓源的電壓輸出端與壓力傳感器的供電輸入端相連。壓力傳感器的信號輸出端接入信號處理模塊的信號輸入端，還設置有與信號處理模塊相連的零位調(diào)節(jié)模塊和滿度調(diào)節(jié)模塊，用于對信號處理模塊的輸出信號進行調(diào)節(jié)，零位調(diào)節(jié)模塊同樣由基準電壓源進行供電。信號處理模塊的輸出端連接電壓-電流轉換模塊的輸入端，電壓-電流轉換模塊的輸出端輸出標準的4~20mA電流信號。

如圖2所示，電阻R11~R14表示壓力傳感器中的惠斯通電橋，施加壓力時電橋各橋壁電阻值發(fā)生變化，其中A端和B端分別為輸出負極和輸出正極，C端和D端分別為供電負極和供電正極，其中C端接地，D端接入上述的恒壓源。

在恒壓源電路中，包括型號為LM258的集成運算放大器U1A、電阻R1~R2以及電容C1，集成運算放大器U1A的同相輸入端接入基準電壓源輸出端輸出的5V電壓信號，其反相輸入端通過電阻R1接地，電阻R2并聯(lián)在其反相輸入端和輸出端之間。

壓力傳感器的A端和B端分別接入上述信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊包括型號為INA826的儀表放大器U2，壓力傳感器的A端串聯(lián)電阻R3之后同時并聯(lián)電容C2~C3的一端以及儀表放大器U2的-IN端；壓力傳感器的B端串聯(lián)電阻R4之后同時并聯(lián)電容C4的一端、電容C3的另一端以及儀表放大器U2的+IN端，電容C2和電容C4的另一端接地。在儀表放大器U2的兩個RG端之間串聯(lián)有電阻R5和電位器W2，電阻R3~R5、電容C2~C4以及電位器W2組成上述的滿度調(diào)節(jié)模塊，滿度調(diào)節(jié)模塊用于當壓力傳感器所受壓力為量程上限時調(diào)節(jié)輸出信號為20mA。儀表放大器U2的輸出端串聯(lián)電阻R6后同時并聯(lián)零位調(diào)節(jié)模塊和電壓-電流轉換模塊。

零位調(diào)節(jié)模塊包括電位器W1和電阻R7，電位器W1的2腳連接電阻R6，電位器W1的1腳串聯(lián)電阻R7之后接入基準電壓源輸出端輸出的5V電壓信號。零位調(diào)節(jié)模塊用于當壓力傳感器所受壓力為量程下限時調(diào)節(jié)輸出信號為4mA。

電壓-電流轉換模塊包括集成運算放大器U1B、電阻R8~R10和三極管Q1，集成運算放大器U1B的同相輸入端和電阻R8的一端同時連接電阻R6。電阻R8的另一端接電阻R10的一端，電阻R10的另一端同時并聯(lián)接地端以及三極管Q1的發(fā)射極。集成運算放大器U1B的反相輸入端接地，集成運算放大器U1B的輸出端串聯(lián)電阻R9連接三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極連接電源電壓VLOOP。集成運算放大器U1B采用低功耗雙運算放大器LM258。

基準電壓源包括型號為ADR02的集成芯片U3以及電容C7~C10，電容C7~C8并聯(lián)在集成芯片U3的輸出端與接地端之間，電容C9~C10并聯(lián)在集成芯片U3的輸入端與接地端之間，集成芯片U3的輸入端接入電源電壓VLOOP。

反向及過壓保護模塊包括二極管D1以及型號為SMBJ28CA的穩(wěn)壓管D2。電源Vcc正極經(jīng)二極管D1后并聯(lián)磁珠FB1的一端以及穩(wěn)壓管D2的一端，電源Vcc的負極同時并聯(lián)磁珠FB2的一端以及穩(wěn)壓管D2的另一端，磁珠FB1~FB2的另一端之間并聯(lián)電容C11，磁珠FB1的另一端即輸出上述的電源電壓VLOOP，磁珠FB2的另一端同時并聯(lián)上述的電阻R8和電阻R10。二極管D1為電源反向保護，當電源Vcc反向接入時，由于二極管的單向?qū)щ娦允沟枚O管D1處于截止狀態(tài)，避免了電源Vcc反向接入對電路的損壞，從而起到反向保護作用。穩(wěn)壓管D2提供電源過壓保護，當電源Vcc高于額定值上限時，利用穩(wěn)壓管D2的反向擊穿穩(wěn)壓的原理使電源Vcc穩(wěn)定在額定值上，從而起到過壓保護作用。電源Vcc的輸入端同時為電流信號的輸出端。

具體工作過程及工作原理如下：

待測壓力作用到壓力傳感器上，恒壓源電路為壓力傳感器供電，壓力傳感器輸出的信號經(jīng)過儀表放大器U2處理后得到標準電壓信號，標準電壓信號經(jīng)過電壓-電流轉換模塊變?yōu)殡娏餍盘枺娏餍盘柦?jīng)三極管Q1的發(fā)射極輸出。在校準過程中，通過調(diào)節(jié)電位器W1~W2使得壓力傳感器所受的壓力為壓力下限和壓力上限時其輸出分別為4mA和20mA。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍。