專利名稱：一種頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及頻率電流轉(zhuǎn)換裝置領(lǐng)域，具體涉及一種將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)的混合集成電路。
背景技術(shù)：
頻率電流轉(zhuǎn)換電路在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。所謂頻率電流轉(zhuǎn)換是指將前一級(jí)的傳感器輸出的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)頻率電流轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA的電流信號(hào)，供后續(xù)設(shè)備使用或處理。目前，常見(jiàn)的頻率電流轉(zhuǎn)換裝置多為采用模擬電路制成，元器件相對(duì)較多，其存在諸如工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定、信號(hào)轉(zhuǎn)換精度不高、輸出信號(hào)線性度不佳、輸入信號(hào)通常沒(méi)有采取隔離措施易受干擾等不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用單片機(jī)和集成電路并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行隔離的集成化頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，該模塊工作可靠性好，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，全量程線性度高，接口齊備，應(yīng)用方便。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:包括芯片U和集成在芯片U上的頻率輸入隔離單元Ul、頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2、電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3和電源轉(zhuǎn)換單元U4 ;上述的芯片U上設(shè)置有I號(hào)至16號(hào)共16個(gè)引腳；頻率輸入隔離單元Ul設(shè)有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2具有頻率信號(hào)輸入端、輸入頻率選擇端、電壓信號(hào)輸出端和電源端；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3設(shè)有電壓信號(hào)輸入端、電流信號(hào)輸出端、第一偏置電流調(diào)節(jié)端、第二偏置電流調(diào)節(jié)端、第三偏置電流調(diào)節(jié)端和電源端；電源轉(zhuǎn)換單元U4設(shè)有電源輸入端和第一電源輸出端、第二電源輸出端，電源轉(zhuǎn)換單元U4的電源輸入端設(shè)有正極和負(fù)極；上述的頻率輸入隔離單元Ul的信號(hào)輸入端與芯片U的I號(hào)腳和2號(hào)腳電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的頻率信號(hào)輸入端與頻率輸入隔離單元Ul的信號(hào)輸出端電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的輸入頻率選擇端與芯片U的7號(hào)腳電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3的電壓信號(hào)輸入端與頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的電壓信號(hào)輸出端電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3的電流信號(hào)輸出端與芯片U的15號(hào)腳和16號(hào)腳電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3的第一、第二、第三偏置電流調(diào)節(jié)端與芯片U的11號(hào)腳、10號(hào)腳、9號(hào)腳分別對(duì)應(yīng)電連接；電源轉(zhuǎn)換單元U4的電源輸入端的正極與芯片U的12號(hào)腳和13號(hào)腳電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的電源端與電源轉(zhuǎn)換單元U4的第一電源輸出端電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3的電源端與電源轉(zhuǎn)換單元U4的第二電源輸出端電連接。進(jìn)一步的方案是:上述的頻率輸入隔離單元Ul為包含有用于信號(hào)隔離的光電耦合器的電路。進(jìn)一步的方案是:上述的頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2為包含有具有精簡(jiǎn)指令集的單片機(jī)和DA芯片的電路。進(jìn)一步的方案是:上述的電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3為包含有電壓電流轉(zhuǎn)換集成芯片AD694的電路。本實(shí)用新型具有積極的效果:(I)本實(shí)用新型將頻率電流隔離轉(zhuǎn)換各功能電路集成在一個(gè)芯片上，可批量化生產(chǎn)，成本較低，工作可靠性好，接口齊備，應(yīng)用方便。(2)采用光電耦合器對(duì)輸入的頻率信號(hào)進(jìn)行隔離，抗干擾能力強(qiáng)，全量程線性度高，精度好。(3)能夠滿足工業(yè)級(jí)的寬溫度、潮濕、震動(dòng)如煤礦井下等現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣場(chǎng)合的應(yīng)用要求。

圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊的工作原理框圖；圖3為本實(shí)用新型的一種應(yīng)用例；圖4為本實(shí)用新型的另一種應(yīng)用例。上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:芯片U，頻率輸入隔離單元Ul，頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2，電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3，電源轉(zhuǎn)換單元U4。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例和應(yīng)用例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。(實(shí)施例1)見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)施例的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，由芯片U和集成在芯片U上的頻率輸入隔離單元Ul、頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2、電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3和電源轉(zhuǎn)換單元U4組成。芯片U上設(shè)置有I號(hào)至16號(hào)共16個(gè)引腳。各號(hào)引腳的名稱和功能如表I所示。
權(quán)利要求1.一種頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于:包括芯片(U)和集成在芯片(U)上的頻率輸入隔離單元(U1)、頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)、電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)和電源轉(zhuǎn)換單元(U4);所述的芯片(U)上設(shè)置有I號(hào)至16號(hào)共16個(gè)引腳；頻率輸入隔離單元(Ul)設(shè)有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)具有頻率信號(hào)輸入端、輸入頻率選擇端、電壓信號(hào)輸出端和電源端；電壓電流轉(zhuǎn)換單兀(U3)設(shè)有電壓信號(hào)輸入端、電流信號(hào)輸出端、第一偏置電流調(diào)節(jié)端、第二偏置電流調(diào)節(jié)端、第三偏置電流調(diào)節(jié)端和電源端；電源轉(zhuǎn)換單元(U4)設(shè)有電源輸入端和第一電源輸出端、第二電源輸出端，電源轉(zhuǎn)換單兀(U4)的電源輸入端設(shè)有正極和負(fù)極； 所述的頻率輸入隔離單元(Ul)的信號(hào)輸入端與芯片(U)的I號(hào)腳和2號(hào)腳電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的頻率信號(hào)輸入端與頻率輸入隔離單元(Ul)的信號(hào)輸出端電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的輸入頻率選擇端與芯片(U)的7號(hào)腳電連接； 電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)的電壓信號(hào)輸入端與頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的電壓信號(hào)輸出端電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)的電流信號(hào)輸出端與芯片U的15號(hào)腳和16號(hào)腳電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)的第一、第二、第三偏置電流調(diào)節(jié)端與芯片(U)的11號(hào)腳、10號(hào)腳、9號(hào)腳分別對(duì)應(yīng)電連接； 電源轉(zhuǎn)換單元(U4)的電源輸入端的正極與芯片(U)的12號(hào)腳和13號(hào)腳電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的電源端與電源轉(zhuǎn)換單元(U4)的第一電源輸出端電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)的電源端與電源轉(zhuǎn)換單元(U4)的第二電源輸出端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于:所述的頻率輸入隔離單兀(Ul)為包含有用于信號(hào)隔離的光電稱合器的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于:所述的頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)為包含有具有精簡(jiǎn)指令集的單片機(jī)和DA芯片的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于:所述的電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)為包含有電壓電流轉(zhuǎn)換集成芯片AD694的電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，包括芯片和集成在芯片上的頻率輸入隔離單元、頻率電壓轉(zhuǎn)換單元、電壓電流轉(zhuǎn)換單元和電源轉(zhuǎn)換單元。頻率輸入隔離單元用以輸入來(lái)自傳感器的標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號(hào)；經(jīng)過(guò)隔離的頻率信號(hào)，進(jìn)入頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊；頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊包含有單片機(jī)和DA芯片，單片機(jī)采集頻率信號(hào)并處理后，通過(guò)SPI串行協(xié)議把數(shù)據(jù)送給DA芯片輸出與頻率成一定比例關(guān)系的電壓信號(hào)；電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓電流轉(zhuǎn)換單元的處理之后，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA的三線制電流信號(hào)輸出。本實(shí)用新型工作可靠性好，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，全量程線性度高，接口齊備，應(yīng)用方便。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK202940789SQ20122057841
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者劉端成, 孔維社, 謝兵, 韓朝暉, 陸吉斌 申請(qǐng)人:天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司, 中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院