一种自动求变送器电流平均值的电路制造技术

本发明专利技术公开了一种自动求变送器电流平均值的电路，由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成，设有多个电流输入端，一个平均值电流变送输出端，能够判别各电流输入端的输入电流是否在4-20mA有效范围之内，且将在有效范围之内的输入端电流的平均值计算出来，并从平均值电流变送输出端输出，可以用在需要计算多个变送器电流的平均值并输出的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种自动求变送器电流平均值的电路
本专利技术涉及一种变送器信号处理技术，尤其是一种自动求变送器电流平均值的电路。
技术介绍
在很多情况下，同一参数测量的结果需要使用多点测量值电流的平均值。当测量系统的传感器输入通道数量不够，特别是测量系统在设计之初是使用单个参数测量变送器进行参数测量与变送，需要增加参数测量变送器的数量，改成使用多点测量值的平均值方案时，测量系统将面临需要重新设计的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是为多点测量值的电流平均值计算提供一种解决方案，即能够自动判断计算多个变送器电流的平均值并输出的电路。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种自动求变送器电流平均值的电路，由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成。所述多路开关电流平均值单元包括n条结构与参数相同的多路开关分流支路1－n，n为大于等于2的整数；每条多路开关分流支路设有1个电流输入端，每个电流输入端都可以接入1个变送器电流环路。所述多路开关电流平均值单元还设有分流输出端。设i为大于等于1、小于等于n的整数，多路开关分流支路i设有输入电流Ii输入端和取样电压Vi输出端。所述多路开关分流支路i由取样电阻Ri、开关Ki1、多路开关Ki2以及分流电阻Ri1－Rin组成。所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取样电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压Vi输出端。所述多路开关Ki2有1个公共端和n个开关端，n个开关端为开关端i1－in；所述分流电阻Ri1－Rin的一端分别连接至开关端i1－in，另外一端并联至分流输出端；多路开关Ki2由多路开关控制信号Sm－S1控制。所述开关Ki1的一端连接至取样电阻Ri的输入电流Ii流入端，另外一端连接至多路开关Ki2的公共端；开关Ki1的通断由开关控制信号SWi控制。所述多路开关电流平均值单元还包括有电阻R0；电阻R0的两端分别连接至分流输出端和公共地。所述比较信号单元由n个下限比较器CA11－CAn1、n个上限比较器CA12－CAn2以及比较电压阈值电路组成；所述比较电压阈值电路设有下限比较电压阈值端和上限比较电压阈值端。所述n个下限比较器CA11－CAn1分别将取样电压V1－Vn与下限比较电压阈值比较，输出下限比较信号SW11－SWn1；所述n个上限比较器CA12－CAn2分别将取样电压V1－Vn与上限比较电压阈值比较，输出上限比较信号SW12－SWn2。所述开关控制信号单元为组合逻辑电路；开关控制信号单元的输入信号是下限比较信号SW11－SWn1、上限比较信号SW12－SWn2，输出是开关控制信号SW1－SWn、多路开关控制信号Sm－S1。所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电流变送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至多路开关电流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端。所述开关控制信号单元的逻辑功能由CPLD实现。所述多路开关Ki2和开关Ki1的功能由8选1模拟开关器件CD4051实现，最多有8个电流输入端。所述电流平均值放大变送单元由电流变送器和三极管V01、电容C01组成。上述电路实现自适应变送器电流平均值的方法是：开关控制信号SWi有效时，开关Ki1导通；开关控制信号SWi无效时，开关Ki1断开。当取样电压Vi处于下限比较电压阈值VREF1和上限比较电压阈值VREF2范围之间时，开关控制信号SWi有效；否则，开关控制信号SWi无效。依据开关控制信号SW1－SWn产生多路开关控制信号Sm－S1的规则是：Sm－S1是一个m位二进制编码信号，Sm为最高位，S1为最低位；当n个开关控制信号SW1－SWn中有p个有效，且p为大于等于1、小于等于n的整数时，该m位二进制编码信号的二进制值等于p－1；当n个开关控制信号SW1－SWn全部无效时，该m位二进制编码信号的二进制值可为任意值；m取满足表达式2m≥n的最小整数。多路开关控制信号Sm－S1控制多路开关的规则是：多路开关控制信号Sm－S1的二进制编码信号二进制值等于p－1时，多路开关Ki2的开关端ip与其公共端接通。设多路开关分流支路1取样电阻R1的取值为R，电流平均值放大变送单元的电流放大倍数为k，所述多路开关电流平均值单元各电阻的参数为所述电流输入端接入的输入电流有效范围是4-20mA。确定下限比较电压阈值VREF1时，应满足VREF1≤4·(k-1)/k·R；确定上限比较电压阈值VREF2时，应满足VREF2≥20·R。本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：需要计算平均值的变送器电流数量，可以是所述电路最大输入端子数量之内的任意值；需要计算平均值的多个变送器电流，可以任意选择输入端接入；比较电路直接判别有效工作的变送器电流的支路与数量，采用多路开关控制各多路开关分流支路的分流比例，再将分流电流相加的方法实现电流平均值计算，方便、灵活、响应快；当有输入变送器电流环路开路时，所述电路能够自动计算剩余有效工作的变送器电流的平均值并输出。附图说明图1为结构框图。图2为多路开关电流平均值单元。图3为比较信号单元。图4为开关控制信号单元。图5为电流平均值放大变送单元。图6为4路电流输入多路开关电流平均值单元实施例。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术的结构框图如图1所示，一种自动求变送器电流平均值的电路，由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成。多路开关电流平均值单元如图2所示。图2中仅画出了多路开关分流支路1、多路开关分流支路2和多路开关分流支路n。开关K11－Kn1的通断分别由开关控制信号SW1－SWn控制，多路开关K12－Kn2的通断位置都由多路开关控制信号Sm－S1控制。比较信号单元如图3所示。电位器RW1、RW2组成的串联分压电路提供下限比较电压阈值VREF1和上限比较电压阈值VREF2。图3中，下限比较电压阈值VREF1连接至了所有n个下限比较器CA11－CAn1的负输入端，上限比较电压阈值VREF2连接至了所有n个上限比较器CA12－CAn2的正输入端。下限比较器CA11－CAn1的正输入端分别连接至取样电压V1－Vn，输出端输出下限比较信号SW11－SWn1；上限比较器CA12－CAn2的负输入端分别连接至取样电压V1－Vn，输出端输出上限比较信号SW12－SWn2。VREF1也可以连接至下限比较器CA11－CAn1的正输入端，VREF2也可以连接至上限比较器CA12－CAn2的负输入端；相应地，取样电压V1－Vn的连接方式也应该发生变化，即下限比较器CA11－CAn1的负输入端分别连接至取样电压V1－Vn，上限比较器CA12－CAn2的正输入端分别连接至取样电压V1－Vn。开关控制信号单元示意图如图4所示。开关控制信号单元为组合逻辑电路，输入信号是SW11－SWn1和SW12－SWn2，输出开关控制信号SW1－SWn和多路开关控制信号Sm－S1。图4的逻辑功能采用CPLD实现。电流平均值放大变送单元如图5所示，由电流变送器U01和三极管V01、电容C01组成。电流变送器U01选择XTR11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成；所述多路开关电流平均值单元包括n条结构与参数相同的多路开关分流支路1－n，n为大于等于2的整数；每条多路开关分流支路设有1个电流输入端；所述多路开关电流平均值单元还设有分流输出端；设i为大于等于1、小于等于n的整数，多路开关分流支路i设有电流输入端Ii和取样电压输出端Vi；所述多路开关分流支路i由取样电阻Ri、开关Ki1、多路开关Ki2以及分流电阻Ri1－Rin组成；所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取样电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压输出端Vi；所述多路开关Ki2有1个公共端和n个开关端；所述n个开关端为开关端i1－in；所述分流电阻Ri1－Rin的一端分别连接至开关端i1－in，另外一端并联至分流输出端；多路开关Ki2由多路开关控制信号Sm－S1控制；所述开关Ki1的一端连接至取样电阻Ri的输入电流Ii流入端，另外一端连接至多路开关Ki2的公共端；开关Ki1的通断由开关控制信号SWi控制；开关控制信号SWi有效时，开关Ki1导通；开关控制信号SWi无效时，开关Ki1断开；取样电压Vi处于下限比较电压阈值VREF1和上限比较电压阈值VREF2范围之间时，开关控制信号SWi有效；否则，开关控制信号SWi无效；所述多路开关电流平均值单元还包括有电阻R0；电阻R0的两端分别连接至分流输出端和公共地；所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电流变送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至多路开关电流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端；所述比较信号单元由n个下限比较器CA11－CAn1、n个上限比较器CA12－CAn2以及比较电压阈值电路组成；所述比较电压阈值电路设有下限比较电压阈值端和上限比较电压阈值端；所述n个下限比较器CA11－CAn1分别将取样电压V1－Vn与下限比较电压阈值比较，输出下限比较信号SW11－SWn1；所述n个上限比较器CA12－CAn2分别将取样电压V1－Vn与上限比较电压阈值比较，输出上限比较信号SW12－SWn2；所述开关控制信号单元为组合逻辑电路；开关控制信号单元的输入信号是下限比较信号SW11－SWn1、上限比较信号SW12－SWn2，输出是开关控制信号SW1－SWn、多路开关控制信号Sm－S1；多路开关控制信号Sm－S1由开关控制信号SW1－SWn确定，其规则是：Sm－S1是一个m位二进制编码信号，Sm为最高位，S1为最低位；当n个开关控制信号SW1－SWn中有p个有效，且p为大于等于1、小于等于n的整数时，该m位二进制编码信号的二进制值等于p－1；当n个开关控制信号SW1－SWn全部无效时，该m位二进制编码信号的二进制值可为任意值；m取满足表达式的最小整数；多路开关控制信号Sm－S1控制多路开关的规则是：多路开关控制信号Sm－S1的二进制编码信号二进制值等于p－1时，多路开关Ki2的开关端ip与其公共端接通；设多路开关分流支路1中取样电阻R1 的取值为R，电流平均值放大变送单元的电流放大倍数为k，所述多路开关电流平均值单元各电阻的参数为。...

【技术特征摘要】
1.一种自动求变送器电流平均值的电路，其特征在于：由多路开关电流平均值单元、比较信号单元、开关控制信号单元、电流平均值放大变送单元组成；所述多路开关电流平均值单元包括n条结构与参数相同的多路开关分流支路1－n，n为大于等于2的整数；每条多路开关分流支路设有1个电流输入端；所述多路开关电流平均值单元还设有分流输出端；设i为大于等于1、小于等于n的整数，多路开关分流支路i设有输入电流Ii输入端和取样电压Vi输出端；所述多路开关分流支路i由取样电阻Ri、开关Ki1、多路开关Ki2以及分流电阻Ri1－Rin组成；所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取样电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压Vi输出端；所述多路开关Ki2有1个公共端和n个开关端；所述n个开关端为开关端i1－in；所述分流电阻Ri1－Rin的一端分别连接至开关端i1－in，另外一端并联至分流输出端；多路开关Ki2由多路开关控制信号Sm－S1控制；所述开关Ki1的一端连接至取样电阻Ri的输入电流Ii流入端，另外一端连接至多路开关Ki2的公共端；开关Ki1的通断由开关控制信号SWi控制；开关控制信号SWi有效时，开关Ki1导通；开关控制信号SWi无效时，开关Ki1断开；取样电压Vi处于下限比较电压阈值VREF1和上限比较电压阈值VREF2范围之间时，开关控制信号SWi有效；否则，开关控制信号SWi无效；所述多路开关电流平均值单元还包括有电阻R0；电阻R0的两端分别连接至分流输出端和公共地；所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电流变送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至多路开关电流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端；所述比较信号单元由n个下限比较器CA11－CAn1、n个上限比较器CA12－CAn2以及比较电压阈值电路组成；所述比较电压阈值电路设有下限比较电压阈值端和上限比较电压阈值端；所述n个下限比较器CA11－CAn1分别将取样电压V1－Vn与下限比较电压阈值比较，输出下限比较信号SW11－SWn1；所述n个上限比较器CA12－CAn2分别将取样电压V...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，孔玲爽，袁川来，李勇，罗树英，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43