一種兩線制儀表電源系統(tǒng)及兩線制儀表的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種兩線制儀表電源系統(tǒng)及兩線制儀表，電源系統(tǒng)包括：直流電源依次連接限流模塊和儲(chǔ)能電容，為所述儲(chǔ)能電容充電；電壓采集模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和微處理器，采集所述儲(chǔ)能電容的電壓；所述微處理器通過(guò)所述電容電壓采樣模塊獲得所述儲(chǔ)能電容的電壓；微處理器連接開(kāi)關(guān)裝置，控制所述開(kāi)關(guān)裝置的通斷；直流降壓模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和所述開(kāi)關(guān)裝置，將所述儲(chǔ)能電容的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。通過(guò)讓部分電路間歇性工作以及恒流輸入的方案，滿足了兩線制儀表中大功率測(cè)量電路的供電需求。
【專利說(shuō)明】一種兩線制儀表電源系統(tǒng)及兩線制儀表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及工業(yè)自動(dòng)化的兩線制儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種兩線制儀表電源系統(tǒng)及兩線制儀表。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的兩線制儀表，其電源線和信號(hào)線復(fù)用。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定義，兩線制儀表輸出4?20mA的電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)兩線制儀表測(cè)量出來(lái)參數(shù)(流量、壓力、物位等)的相應(yīng)值。兩線制儀表由于要輸出4?20mA電流信號(hào)，并保證在警告電流3.6mA時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線能夠正常通訊，所以，常要求儀表電源輸入端的靜態(tài)電流小于等于3.2mA。
[0003]在工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)由一個(gè)18?36V的直流電壓源為兩線制儀表供電。兩線制儀表采用本質(zhì)安全型防爆設(shè)計(jì)，在輸入端串接三個(gè)二極管，假設(shè)以直流電壓36V進(jìn)行供電，考慮三個(gè)二極管上的壓降，實(shí)際的直流電壓僅34V，然后通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換到儀表測(cè)量系統(tǒng)所使用的3.3V電壓，按照DC/DC轉(zhuǎn)換效率85%進(jìn)行計(jì)算，儀表測(cè)量系統(tǒng)在3.3V時(shí)能達(dá)到的最大電流為(34*3.2*85%)/3.3=28mA。
[0004]但是，有些測(cè)量系統(tǒng)在工作時(shí)(3.3V)，需要IOOmA的電流，由于直流電壓已經(jīng)選擇為最大電壓(36V)，所以增加輸入電壓的辦法，已經(jīng)不能滿足要求了。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N兩線制儀表電源系統(tǒng)及兩線制儀表，在滿足測(cè)量和功能正常的前提下，通過(guò)讓測(cè)量系統(tǒng)的部分電路間歇性的工作，以及采用恒流輸入的方案，解決了上述技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下:
[0007]—種兩線制儀表電源系統(tǒng),包括:
[0008]直流電源依次連接限流模塊和儲(chǔ)能電容，為所述儲(chǔ)能電容充電；
[0009]電壓采集模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和微處理器，采集所述儲(chǔ)能電容的電壓；
[0010]所述微處理器通過(guò)所述電壓采樣模塊獲得所述儲(chǔ)能電容的電壓；
[0011]微處理器連接開(kāi)關(guān)裝置，控制所述開(kāi)關(guān)裝置的通斷；
[0012]直流降壓模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和所述開(kāi)關(guān)裝置，將所述儲(chǔ)能電容的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。
[0013]優(yōu)選的，所述限流模塊包括:M0S管、采樣電阻、電阻采樣模塊和驅(qū)動(dòng)電路；
[0014]所述直流電源依次連接所述MOS管、所述采樣電阻和所述儲(chǔ)能電容；
[0015]所述電阻采樣模塊連接所述采樣電阻和所述驅(qū)動(dòng)電路，采集所述采樣電阻兩端的電壓；
[0016]所述驅(qū)動(dòng)電路連接所述MOS管，通過(guò)所述電阻采樣模塊獲得所述采樣電阻的兩端電壓，以控制通過(guò)所述MOS管的電流被限制在預(yù)設(shè)的電流范圍內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的，所述采樣電阻為鋁殼電阻、瓷管繞線電阻或碳膜電阻。[0018]優(yōu)選的，所述采樣電阻的阻值為0.1?0.5ΚΩ。
[0019]優(yōu)選的，所述MOS管為N溝道耗盡型MOS管。
[0020]優(yōu)選的，所述MOS管為P溝道耗盡型MOS管。
[0021]優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)裝置為模擬開(kāi)關(guān)。
[0022]一種兩線制儀表，包括:測(cè)量系統(tǒng)和電源系統(tǒng)；
[0023]所述測(cè)量系統(tǒng)包括:與所述電源系統(tǒng)連接的正常工作電路以及間歇工作電路；
[0024]所述電源系統(tǒng)包括:直流電源依次連接限流模塊和儲(chǔ)能電容，為所述儲(chǔ)能電容充電；
[0025]電壓采集模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和微處理器，采集所述儲(chǔ)能電容的電壓；
[0026]所述微處理器通過(guò)所述電壓采樣模塊獲得所述儲(chǔ)能電容的電壓；
[0027]微處理器連接開(kāi)關(guān)裝置，控制所述開(kāi)關(guān)裝置的通斷；
[0028]直流降壓模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和所述開(kāi)關(guān)裝置，將所述儲(chǔ)能電容的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。
[0029]優(yōu)選的，所述限流模塊包括:M0S管、采樣電阻、電阻電壓采樣模塊和驅(qū)動(dòng)電路；
[0030]所述直流電源依次連接所述MOS管、所述采樣電阻和所述儲(chǔ)能電容；
[0031]所述電阻電壓采樣模塊連接所述采樣電阻和所述驅(qū)動(dòng)電路，采集所述采樣電阻兩端的電壓；
[0032]所述驅(qū)動(dòng)電路連接所述MOS管，通過(guò)所述電阻電壓采樣模塊獲得所述采樣電阻的兩端電壓，以控制通過(guò)所述MOS管的電流被限制在預(yù)設(shè)的電流范圍內(nèi)。
[0033]優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)裝置為模擬開(kāi)關(guān)。
[0034]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)公開(kāi)的兩線制儀表電源系統(tǒng)及兩線制儀表，通過(guò)儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能供電，通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置給功率大的測(cè)量電路間歇性供電，來(lái)滿足功率大的測(cè)量電路的供電要求；儲(chǔ)能電容在供電過(guò)程中，通過(guò)限流模塊保證了將直流電源輸入的電流限制在3.2mA以內(nèi)。通過(guò)讓部分電路間歇性工作以及恒流輸入的方案，滿足了兩線制儀表中大功率測(cè)量電路的供電需求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種兩線制儀表電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種限流模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0038]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種兩線制儀表結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0040]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種兩線制儀表電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)的兩線制儀表電源系統(tǒng)，可以包括:直流電源I依次連接限流模塊2、儲(chǔ)能電容3、直流降壓模塊6和開(kāi)關(guān)裝置7。電壓采集模塊4分別連接儲(chǔ)能電容3和微處理器5。微處理器5還連接開(kāi)關(guān)裝置7。
[0042]限流模塊2將直流電源I提供的電流限制在一定的范圍內(nèi)，優(yōu)選的限制在3.2mA以內(nèi)。然后為儲(chǔ)能電容3充電。
[0043]電壓采集模塊4采集儲(chǔ)能電容3上的電壓，并傳至微處理器5。當(dāng)儲(chǔ)能電容3上的電壓達(dá)到一定值時(shí)，表示儲(chǔ)能電容3儲(chǔ)能完畢，微處理器5控制開(kāi)關(guān)裝置7閉合為間歇工作電路供電。當(dāng)儲(chǔ)能電容3電壓小于一定值時(shí)，微處理器5控制開(kāi)關(guān)裝置7斷開(kāi)。直流降壓模塊6分別連接儲(chǔ)能電容3和開(kāi)關(guān)裝置7，將儲(chǔ)能電容3的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。
[0044]通過(guò)以上技術(shù)方案，可見(jiàn)，本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的兩線制儀表電源系統(tǒng)，通過(guò)儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能供電，當(dāng)儲(chǔ)能電容的電壓達(dá)到一定的值時(shí)，微處理器控制開(kāi)關(guān)裝置閉合，為功率大的測(cè)量電路供電。隨著供電的進(jìn)行，儲(chǔ)能電容的電壓將逐漸降低，這時(shí)若沒(méi)有限流模塊將會(huì)引起直流電源的輸入電流變大，大于3.2mA，而這種情況是不被允許的。通過(guò)限流模塊將充電電流限制在3.2mA以內(nèi)，使得電容電壓降低的過(guò)程不會(huì)引起充電電流超過(guò)規(guī)定值。當(dāng)儲(chǔ)能電容電壓降低到一定值時(shí)，微處理器控制開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)。通過(guò)間歇性供電來(lái)滿足功率大的測(cè)量電路的供電要求。通過(guò)讓部分電路間歇性工作以及恒流輸入的方案，滿足了兩線制儀表中大功率測(cè)量電路的供電需求。
[0045]可選的，在微處理器內(nèi)內(nèi)置比較器，通過(guò)比較電容電壓和預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓，控制開(kāi)關(guān)裝置的閉合和斷開(kāi)。優(yōu)選的，開(kāi)關(guān)裝置為模擬開(kāi)關(guān)。
[0046]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種限流模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]如圖2所示，本實(shí)施例公開(kāi)限流模塊，包括:M0S管21、采樣電阻22、電阻電壓采樣模塊23和驅(qū)動(dòng)電路24。
[0048]直流電源I依次連接MOS管21、采樣電阻22和儲(chǔ)能電容3。電阻電壓采樣模塊23連接采樣電阻22和驅(qū)動(dòng)電路23，采集采樣電阻22兩端的電壓。
[0049]驅(qū)動(dòng)電路24連接MOS管21，通過(guò)電阻電壓采樣模塊23獲得采樣電阻22的兩端電壓，以控制通過(guò)MOS管21的電流被限制在預(yù)設(shè)的電流范圍內(nèi)。優(yōu)選的，限制在3.2mA內(nèi)。
[0050]通過(guò)限流模塊2的限流作用將直流電源為儲(chǔ)能電容提供的充電電流限制在3.2mA內(nèi)，保證了儀表的正常測(cè)量工作。
[0051]優(yōu)選的，采樣電阻22為鋁殼電阻、瓷管繞線電阻或碳膜電阻。采樣電阻22的阻值為0.1?0.5ΚΩ。MOS管21為P溝道耗盡型MOS管或N溝道耗盡型MOS管。
[0052]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種兩線制儀表的結(jié)構(gòu)。
[0053]如圖3所示，本實(shí)施例公開(kāi)的兩線制儀表包括:測(cè)量系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。
[0054]測(cè)量系統(tǒng)包括:與電源系統(tǒng)連接的正常工作電路9以及間歇工作電路8。
[0055]電源系統(tǒng)包括:直流電源I依次連接限流模塊2和儲(chǔ)能電容3。電壓采集模塊4分別連接儲(chǔ)能電容3和微處理器5，采集所述儲(chǔ)能電容3的電壓；微處理器5通過(guò)電容電壓采樣模塊4獲得儲(chǔ)能電容3的電壓；微處理器5連接開(kāi)關(guān)裝置7，控制開(kāi)關(guān)裝置7的通斷；直流降壓模塊6分別連接儲(chǔ)能電容3、正常工作電路9和開(kāi)關(guān)裝置7，將儲(chǔ)能電容3的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。
[0056]本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0057]最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0058]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種兩線制儀表電源系統(tǒng)，其特征在于，包括: 直流電源依次連接限流模塊和儲(chǔ)能電容，為所述儲(chǔ)能電容充電； 電壓采集模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和微處理器，采集所述儲(chǔ)能電容的電壓； 所述微處理器通過(guò)所述電壓采樣模塊獲得所述儲(chǔ)能電容的電壓； 微處理器連接開(kāi)關(guān)裝置，控制所述開(kāi)關(guān)裝置的通斷； 直流降壓模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和所述開(kāi)關(guān)裝置，將所述儲(chǔ)能電容的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述限流模塊包括:MOS管、采樣電阻、電阻電壓采樣模塊和驅(qū)動(dòng)電路； 所述直流電源依次連接所述MOS管、所述采樣電阻和所述儲(chǔ)能電容； 所述電阻電壓采樣模塊連接所述采樣電阻和所述驅(qū)動(dòng)電路，采集所述采樣電阻兩端的電壓； 所述驅(qū)動(dòng)電路連接所述MOS管，通過(guò)所述電阻采樣模塊獲得所述采樣電阻的兩端電壓，以控制通過(guò)MOS管的電流被限制在預(yù)設(shè)的電流范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電阻為鋁殼電阻、瓷管繞線電阻或碳膜電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電阻的阻值為0.1?0.5ΚΩ。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述MOS管為N溝道耗盡型MOS管。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述MOS管為P溝道耗盡型MOS管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)裝置為模擬開(kāi)關(guān)。
8.—種兩線制儀表，其特征在于，包括:測(cè)量系統(tǒng)和電源系統(tǒng)； 所述測(cè)量系統(tǒng)包括:與所述電源系統(tǒng)連接的正常工作電路以及間歇工作電路； 所述電源系統(tǒng)包括:直流電源依次連接限流模塊和儲(chǔ)能電容，為所述儲(chǔ)能電容充電； 電壓采集模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和微處理器，采集所述儲(chǔ)能電容的電壓； 所述微處理器通過(guò)所述電壓采樣模塊獲得所述儲(chǔ)能電容的電壓； 微處理器連接開(kāi)關(guān)裝置，控制所述開(kāi)關(guān)裝置的通斷； 直流降壓模塊分別連接所述儲(chǔ)能電容和所述開(kāi)關(guān)裝置，將所述儲(chǔ)能電容的電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩線制儀表，其特征在于，所述限流模塊包括:M0S管、采樣電阻、電阻電壓采樣模塊和驅(qū)動(dòng)電路； 所述直流電源依次連接所述MOS管、所述采樣電阻和所述儲(chǔ)能電容； 所述電阻電壓采樣模塊連接所述采樣電阻和所述驅(qū)動(dòng)電路，采集所述采樣電阻兩端的電壓； 所述驅(qū)動(dòng)電路連接所述MOS管，通過(guò)所述電阻電壓采樣模塊獲得所述采樣電阻的兩端電壓，以控制通過(guò)所述MOS管的電流被限制在預(yù)設(shè)的電流范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩線制儀表，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)裝置為模擬開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02J7/34GK203734363SQ201320832679
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】陳俊, 趙俊杰, 劉君 申請(qǐng)人:重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司