一種電流環隔離變送集成模塊及其多路電流變送系統技術方案

本發明專利技術公開了一種電流環隔離變送集成模塊，外部連接有一數字電源、一模擬電源、一微處理器單元MCU及外部PCB電路，該電流環隔離變送集成模塊用于將二路數字信號轉換后輸出0-20毫安及4-20毫安的電流模擬信號，其包括：一數模轉換器DAC、一雙路信號調理電路、一雙路電壓-電流轉換電路、一數字隔離器、一數字電源接口、一模擬電源接口、兩電流環輸出接口及一SPI總線接口。本發明專利技術之電流環隔離變送集成模塊的數模轉換器DAC、一雙路信號調理電路、一雙路電壓-電流轉換電路、一數字隔離器元器件因被封裝到微型封裝模塊，從而可有效避免因整個電路布局與布線對電流環隔離變送集成模塊的影響，且可有效地節約PCB的面積。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電流環隔離變送集成模塊及其多路電流變送系統，尤其涉及一種用于數字信號向模擬信號轉換的電流環隔離變送集成模塊及其多路電流變送系統，該電流環隔離變送集成模塊及其多路電流變送系統可應用于風力發電機組。
技術介紹
(Γ20/Γ20毫安電流環是工業應用中傳送模擬信號的常用方式，和(Tl0V/±10V相比，具有傳輸距離更遠、抗干擾更好的特點。由于現在工業級儀表多為智能儀表，且均為數字信號，而將數字信號轉換為(Γ20/Γ20毫安電流模擬模擬信號通常需要采用數模轉換器DAC、信號調理電路、電壓-電流轉換電路等共同配合作用方可實現信號轉換傳輸；另外，在現實的設計應用中，往往采用將數模轉換器DAC、信號調理電路、電壓-電流轉換電路等集成到一塊PCB板上，且一路數字信號需要配合在PCB板上設計相應的數模轉換器DACJf號調理電路、電壓-電流轉換電路等電路，如存在多路數字信號的情況下，就需要要在PCB板上設計多個相應的數模轉換器DAC、信號調理電路、電壓-電流轉換電路等電路才能完成多路信號的轉換；同時，工業級儀表因有耐壓要求，電路設計時需要將數字信號與外部信號隔離電路相隔離，隔離電路加入將進一步加大PCB面積，對于不同用途、不同外形的設備，整個電路的布局、布線均會受板型限制而有所改變，從而產生不同的耐壓強度、精度誤差、電磁干擾。。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對上述
技術介紹
存在的缺陷，提供一種用于可將數字信號轉換成對應的0-20毫安或者4-20毫安的電流模擬信號的電流環隔離變送集成模塊及其多路電流變送系統。為實現上述目的，本專利技術之一的電流環隔離變送集成模塊外部連接有一數字電源、一模擬電源、一微處理器單元MCU及外部PCB電路，該電流環隔離變送集成模塊用于將二路數字信號轉換后輸出0-20毫安及4-20毫安的電流模擬信號，其包括一數模轉換器DAC、一雙路信號調理電路、一雙路電壓-電流轉換電路、一數字隔離器、一數字電源接口、一模擬電源接口、兩電流環輸出接口及一 SPI總線接口 ；所述數字隔離器用于將數模轉換器DAC、雙路信號調理電路、雙路電壓-電流轉換電路與微處理器單元MCU隔離開來；所述數模轉換器DAC用于將經過數字隔離電路隔離后的電壓數字信號轉換為相應的電壓模擬信號并發送給雙路信號調理電路；所述雙路信號調理電路用于對經模數轉換器DAC轉換后的雙路電壓模擬信號進行放大，并將對應輸出的電壓模擬信號傳送給雙路電壓-電流轉換電路；所述雙路電壓-電流轉換電路用于將雙路信號調理電路送入的電壓模擬信號轉換為電流模擬信號；所述數字電源接口用于外接數字電源以實現對數字隔離器進行電能的供給；所述模擬電源接口用于外接模擬電源以實現對數模轉換器DAC、雙路信號調理電路及雙路電壓-電流轉化器進行電能的供給；所述電流環輸出接口用于輸出經過雙路電壓-電、流轉換電路轉換后的0-20毫安或者4-20電流模擬信號。本專利技術之二基于電流環隔離變送集成模塊的多路電流變送系統，該多路電流變送系統用于將多路數字信號轉換為相應的0-20毫安或4-20毫安的電流模擬信號并輸出，其包括若干個電流環隔離變送集成模塊、一數字電源、一模擬電源、一微處理器單元MCU、一外部PCB電路及一 SPI總線；所述微處理器單元MCU進一步包括一 SPI總線接口、若干片選IO 口及內置譯碼芯片；所述微處理器單元MCU的SPI總線接口外接所述SPI總線，所述若干電流環隔離變送集成模塊通過所述SPI總線接口以并聯方式掛接在SPI總線，所述微處理器單元MCU的片選IO 口與所述各電流環隔離變送集成模塊的CS片選口通過走線實現相互連接；(一)當SPI總線上掛接的電流環隔離變送集成模塊為一個或者二個時，所述微處理器單元MCU可直接通過片選IO 口作為片選來激活選定的電流環隔離變送集成模塊；同時，所述微處理器單元MCU通過SPI總線向選定的電流環隔離變送集成模塊發送數字信號數據，送入到選定的電流環隔離變送集成模塊的數字信號經過轉換后以電流模擬信號的形式輸出；(二)當SPI總線上掛接的電流環隔離變送集成模塊多于兩個時，需要微處理器單 元MCU額外掛接外置譯碼芯片，微處理器單元MCU同時利用微處理器單元MCU的內置譯碼芯片和外置的譯碼芯片來產生個片選信號用以選擇并控制相應的個電流環隔離變送集成模塊的數字信號向相應的0-20毫安或4-20毫安的模擬信號轉換輸出。綜上所述，本專利技術之一的電流環隔離變送集成模塊的數模轉換器DAC、一雙路信號調理電路、一雙路電壓-電流轉換電路、一數字隔離器元器件因被封裝到微型封裝模塊后，故可使本專利技術電流環隔離變送集成模塊的電路耐壓強度，精度誤差、抗電磁干擾水平也同時確定，從而可有效避免因整個電路布局與布線對電流環隔離變送集成模塊的影響，且可有效地節約PCB的面積和設計研發時的設計難度。本專利技術之二的多路電流變送系統可利用較少的微處理器單元MCU而實現擴展多路隔離的0-20毫安或4-20毫安的電流模擬信號。附圖說明圖I為本專利技術電流環隔離變送集成模塊的示意圖。圖2為多路電流變送系統的不意圖。具體實施例方式為詳細說明本專利技術的
技術實現思路
、構造特征、所達成目的及效果，以下茲例舉實施例并配合附圖詳予說明。請參閱圖I及圖2，本專利技術一種電流環隔離變送集成模塊100外部連接有一數字電源200、一模擬電源300、一微處理器單元MCU400及外部PCB電路500。所述微處理器單元MCU400進一步包括一 SPI總線接口及一片選IO 口。所述微處理器單元MCU400通過一 SPI總線700與本專利技術電流環隔離變送集成模塊100實現連接。請續參閱圖I及圖2，本專利技術一種電流環隔離變送集成模塊100包括一數模轉換器DAC1、一雙路信號調理電路2、一雙路電壓-電流轉換電路3、一數字隔離器4、一數字電源接口 5、一模擬電源接口 6、兩電流環輸出接口 7及一 SPI總線接口 8。所述SPI總線接口 8進一步包括一 CS片選口(chip select)(圖中未標示)。本專利技術一種電流環隔離變送集成模塊100可用于將二路數字信號轉換后對應輸出兩路0-20暈安或者兩路4-20暈安的電流模擬信號。本專利技術電流環隔離變送集成模塊100中，數模轉換器DACl用于將經過數字隔離器4隔離后的數字信號轉換為相應的電壓模擬信號并發送給雙路信號調理電路2。本專利技術電流環隔離變送集成模塊100的數字隔離器4用于將數模轉換器DACUI路信號調理電路2、雙路電 壓-電流轉換電路3與微處理器單元MCU400相隔離，使數模轉換器DAC1、雙路信號調理電路2、雙路電壓-電流轉換電路3與微處理器單元MCU400有信號通路而沒有電氣連接。具體的，所述數字隔離器4中具有電氣隔離屏障(圖中未標示)，該電氣隔離屏障能將使用模擬電源200的數模轉換器DAC1、雙路信號調理電路2、雙路電壓-電流轉換電路3與使用數字電源300的微處理器單元MCU400隔離開，使數模轉換器DAC1、雙路信號調理電路2、雙路電壓-電流轉換電路3與微處理器單元MCU400之間保持信號通路，卻沒有電氣連接。具體實施例中，所述電氣隔離屏障的耐壓程度為2500V。在優選實施例中，本專利技術電流環隔離變送集成模塊100所使用的數模轉換器DACl為一 12位雙通道的數模轉換器DAC。所述雙路信本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李泳林，
申請(專利權)人：成都阜特科技有限公司，
類型：發明
國別省市：