專利名稱：一種頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及頻率電流轉(zhuǎn)換裝置領域，具體涉及一種將頻率信號轉(zhuǎn)換成電流信號的混合集成電路。
背景技術：
頻率電流轉(zhuǎn)換電路在工業(yè)自動化領域的應用十分廣泛。所謂頻率電流轉(zhuǎn)換是指將前一級的傳感器輸出的頻率信號經(jīng)過頻率電流轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換成標準的4-20mA的電流信號，供后續(xù)設備使用或處理。目前，常見的頻率電流轉(zhuǎn)換裝置多為采用模擬電路制成，元器件相對較多，其存在諸如工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定、信號轉(zhuǎn)換精度不高、輸出信號線性度不佳、輸入信號通常沒有采取隔離措施易受干擾等不足。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用單片機和集成電路并對輸入信號進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，全量程線性度高，接口齊備，應用方便。本實用新型的技術方案是:本實用新型的頻率電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其結構特點是: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上設置有I號至16號共16個引腳；頻率輸入隔離單元Ul設有信號輸入端和信號輸出端；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2具有頻率信號輸入端、輸入頻率選擇端、電壓信號輸出端和電源端；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3設有電壓信號輸入端、電流信號輸出端、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的電源輸入端設有正極和負極；上述的頻率輸入隔離單元Ul的信號輸入端與芯片U的I號腳和2號腳電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的頻率信號輸入端與頻率輸入隔離單元Ul的信號輸出端電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的輸入頻率選擇端與芯片U的7號腳電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3的電壓信號輸入端與頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2的電壓信號輸出端電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元U3的電流信號輸出端與芯片U的15號腳和16號腳電連接；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號腳、10號腳、9號腳分別對應電連接；電源轉(zhuǎn)換單元U4的電源輸入端的正極與芯片U的12號腳和13號腳電連接；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為包含有用于信號隔離的光電耦合器的電路。進一步的方案是:上述的頻率電壓轉(zhuǎn)換單元U2為包含有具有精簡指令集的單片機和DA芯片的電路。進一步的方案是: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。本實用新型具有積極的效果:(I)本實用新型將頻率電流隔離轉(zhuǎn)換各功能電路集成在一個芯片上，可批量化生產(chǎn)，成本較低，工作可靠性好，接口齊備，應用方便。(2)采用光電耦合器對輸入的頻率信號進行隔離，抗干擾能力強，全量程線性度高，精度好。(3)能夠滿足工業(yè)級的寬溫度、潮濕、震動如煤礦井下等現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣場合的應用要求。
圖1為本實用新型的一種結構示意圖；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為本實用新型的一種應用例；圖4為本實用新型的另一種應用例。上述附圖中的附圖標記如下: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。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例和應用例對本實用新型作進一步詳細的說明。(實施例1)見圖1和圖2，本實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上設置有I號至16號共16個引腳。各號引腳的名稱和功能如表I所示。
權利要求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)上設置有I號至16號共16個引腳；頻率輸入隔離單元(Ul)設有信號輸入端和信號輸出端；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)具有頻率信號輸入端、輸入頻率選擇端、電壓信號輸出端和電源端；電壓電流轉(zhuǎn)換單兀(U3)設有電壓信號輸入端、電流信號輸出端、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)的電源輸入端設有正極和負極； 所述的頻率輸入隔離單元(Ul)的信號輸入端與芯片(U)的I號腳和2號腳電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的頻率信號輸入端與頻率輸入隔離單元(Ul)的信號輸出端電連接；頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的輸入頻率選擇端與芯片(U)的7號腳電連接； 電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)的電壓信號輸入端與頻率電壓轉(zhuǎn)換單元(U2)的電壓信號輸出端電連接；電壓電流轉(zhuǎn)換單元(U3)的電流信號輸出端與芯片U的15號腳和16號腳電連接；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號腳、10號腳、9號腳分別對應電連接； 電源轉(zhuǎn)換單元(U4)的電源輸入端的正極與芯片(U)的12號腳和13號腳電連接；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)為包含有用于信號隔離的光電稱合器的電路。
3.根據(jù)權利要求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)為包含有具有精簡指令集的單片機和DA芯片的電路。
4.根據(jù)權利要求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自傳感器的標準的頻率信號；經(jīng)過隔離的頻率信號，進入頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊；頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊包含有單片機和DA芯片，單片機采集頻率信號并處理后，通過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系的電壓信號；電壓信號經(jīng)過電壓電流轉(zhuǎn)換單元的處理之后，轉(zhuǎn)換成標準的4-20mA的三線制電流信號輸出。本實用新型工作可靠性好，精度高，抗干擾能力強，全量程線性度高，接口齊備，應用方便。
文檔編號H03K19/0175GK202940789SQ20122057841
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權日2012年11月5日
發(fā)明者劉端成, 孔維社, 謝兵, 韓朝暉, 陸吉斌 申請人:天地(常州)自動化股份有限公司, 中煤科工集團常州自動化研究院