一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，包括：电容转电压模块，所述电容转电压模块与电压测量模块连接,所述电压测量模块与MCU连接，所述MCU与输出模块连接；该信号转换板元器件采用国产元器件，成本低廉，且能满足0.1％的信号变送精度要求，解决了电容式差压变送器中的关键需求。了电容式差压变送器中的关键需求。了电容式差压变送器中的关键需求。

【技术实现步骤摘要】
一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板


[0001]本技术涉及压力变送器
，具体涉及一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板。

技术介绍

[0002]信号转换板主要应用在电容型差压变送器上，是构成电容型差压变送器的主要成本之一。目前市面上的电容型差压变送器分国产和非国产两类。占据市场主流的电容型差压变送器为非国产的，其最大的缺点就是售价昂贵，内部信号转换板采用昂贵元器件，且技术不能自主。国产电容型差压变送器的价格比较便宜，但信号变送精度不够。
[0003]如中国专利CN114396980A，公开日2022年04月26日，本专利技术公开了一种具有补偿功能的悬浮式差压变送器及其控制方法，包括两个第一膜座，两个第一膜座边缘对焊将二者之间的金属材质膜片固定，每个第一膜座的内侧面分别设有镀膜电极，第一膜座的镀膜电极与膜片组成测量电容，第一膜座与膜片之间形成感应腔；每个第一膜座外分别设置有第二膜座，第二膜座与相应的第一膜座围成稳压腔，稳压腔与位于膜片同侧的感应腔连通；测量电容经第一信号处理及AD转换电路连接单片机，第二膜座的内侧面也设有镀膜电极，该镀膜电极与相应的第一膜座外侧的金属面正对以形成补偿电容，补偿电容经第二信号处理及AD转换电路连接有单片机。本专利技术从机械和电学角度提高传感器的测量精度。该方案从机械结构和电路结构两方面来确保信号传送精度，但由于器件本身的温漂系数的影响，整体的信号传送精度受到影响。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是：目前国产电容型差压变送器的信号传送精度低的技术问题。提出了一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，有效提高了国产电容型差压变送器的信号传送精度。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案为：一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，包括：电容转电压模块,所述电容转电压模块与电压测量模块连接,所述电压测量模块与MCU连接,所述MCU与输出模块连接。
[0006]一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，主要由电容转电压模块、电压测量模块、MCU和输出模块组成，电容信号由电容转电压模块转换成电压信号，再由电压测量模块测量相应的电压信号，再经MCU处理，作用到(4
‑
20)mA直流输出模块上，实现4
‑
20mA直流输出。
[0007]作为优选，所述电容转电压模块包括电压比较器电路，所述电压比较器电路包括比较器N1A和比较器N1B，所述比较器N1A的负向输入端与所述比较器N1B的负向输入端连接，所述比较器N1A的正向输入端与待测电容CH1连接，所述比较器N1B的正向输入端与待测电容CL1连接，所述比较器N1A的负向输入端与电阻RJ1的一端连接，所述电阻RJ1的另一端与VCC2连接，所述比较器N1A的负向输入端与电阻RJ2的一端连接，所述电阻RJ2的另一端与
GND2连接，所述电阻RJ2与电容C11串联，所述比较器N1A和所述比较器N1B的地端与GND2连接，所述比较器N1A和所述比较器N1B的电源端与VCC2连接，所述比较器N1A的电源端与电容C26的一端连接，所述电容C26的另一端与GND2连接。电阻RJ1和电阻RJ2采用同一批次不同型号，误差精度0.1％，温漂系数25ppm，这部分的误差一般都是往一个方向偏，可以通过标定消除掉，电容充放电的周期在5kHz左右，比较器输出的翻转电平周期也在5kHz左右，不同的占空比代表电容大小，运放输出翻转的时间随温度变化会有十纳秒级的变化，存在万分之0.5左右的误差。
[0008]作为优选，所述电压比较器电路与双稳态触发器电路连接，所述双稳态触发器包括与非门U2A和与非门U2B，所述与非门U2A和所述与非门U2B的引脚7与GND2连接，所述与非门U2A和所述与非门U2B的引脚14与VCC2连接，所述与非门U2A的引脚1与所述比较器N1A的输出端连接，所述与非门U2B的引脚5与所述比较器N1B的输出端连接，所述与非门U2A的引脚2与所述与非门U2B的引脚6连接，所述与非门U2B的引脚4与所述与非门U2A的引脚3连接，所述与非门U2B的引脚6与二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与电容C27的一端连接，所述电容C27的另一端与排针J4连接，所述与非门U2A的引脚3与二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极与电容C28的一端连接，所述电容C28的另一端与排针J6连接，所述排针J4与排针J3连接，所述排针J6与所述排针J3连接，所述二极管D3上并联有电阻R9，所述二极管D4上并联有电阻R17。与非门U2A和与非门U2B两者组成的门电路输出翻转的时间随温度变化会有十纳秒级的变化，存在万分之0.5左右的误差，电压比较器电路和双稳态触发器电路组成的采集端累计误差万分之一左右。
[0009]作为优选，所述双稳态触发器电路与滤波电路连接,所述滤波电路包括与非门U2D和与非门U2C,所述与非门U2D的引脚12和引脚13与所述与非门U2A的引脚3连接,所述与非门U2C的引脚9和引脚10与所述与非门U2D的引脚11连接,所述与非门U2C的引脚8与电阻R20的一端连接,所述电阻R20的另一端与隔离器U39的引脚3连接,所述隔离器U39的引脚1和引脚4之间连接有电容C25,所述隔离器U39的引脚1与VCC2连接,所述隔离器U39的引脚4与GND2连接,所述隔离器U39的引脚5和引脚8之间连接有电容C24,所述隔离器U39的引脚8与VCC3V3连接,所述隔离器U39的引脚5与地连接,所述隔离器U39的引脚6与电阻RJ3的一端连接,所述电阻RI3的另一端与跟随器U4B的正向输入端连接,所述跟随器U4B的输出端与电阻RJ4的一端连接,所述电阻RJ4的另一端与跟随器U4A的正向输入端连接,所述跟随器U4A的输出端与电阻RJ5的一端连接，所述电阻RJ5的另一端输出电压信号S+，所述隔离器U39的引脚5与电容C51的一端连接，所述电容C51的另一端与所述电阻RJ3连接，所述跟随器U4A和所述跟随器U4B的引脚4接地，所述跟随器U4A和所述跟随器U4B的引脚8与VCC3V3连接，所述跟随器U4A的引脚3与电阻C23的一端连接，所述电阻C23的另一端与地连接，所述跟随器U4A的引脚8与三个并联电阻的一端连接，所述三个并联电阻的另一端接地，所述电阻RJ5远离所述跟随器U4A的一端与电容C22的一端连接，所述电容C22的另一端接地。滤波电路只起到整形、隔离保护作用，对PWM波形占空比无影响。
[0010]作为优选，所述电压测量模块包括AD芯片U27，所述AD芯片U27的引脚5与电阻R49的一端连接，所述电阻R49的另一端接入电压信号S+，所述AD芯片U27的引脚6与电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端连接S
‑
，所述电阻R22与电阻RJ7并联，所述电阻RJ7的一端与电阻R60的一端连接，所述电阻R60的另一端与VCC3V3连接，所述电阻RJ7的另一端与电阻
RJ8的一端连接，所述电阻RJ8的另一端接地，所述AD芯片U27的引脚4，与电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，其特征在于，包括：电容转电压模块，所述电容转电压模块与电压测量模块连接，所述电压测量模块与MCU连接,所述MCU与输出模块连接。2.根据权利要求1所述的一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，其特征在于，所述电容转电压模块包括电压比较器电路，所述电压比较器电路包括比较器N1A和比较器N1B，所述比较器N1A的负向输入端与所述比较器N1B的负向输入端连接，所述比较器N1A的正向输入端与待测电容CH1连接，所述比较器N1B的正向输入端与待测电容CL1连接，所述比较器N1A的负向输入端与电阻RJ1的一端连接，所述电阻RJ1的另一端与VCC2连接，所述比较器N1A的负向输入端与电阻RJ2的一端连接，所述电阻RJ2的另一端与GND2连接，所述电阻RJ2与电容C11串联，所述比较器N1A和所述比较器N1B的地端与GND2连接，所述比较器N1A和所述比较器N1B的电源端与VCC2连接，所述比较器N1A的电源端与电容C26的一端连接，所述电容C26的另一端与GND2连接。3.根据权利要求2所述的一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，其特征在于，所述电压比较器电路与双稳态触发器电路连接，所述双稳态触发器包括与非门U2A和与非门U2B，所述与非门U2A和所述与非门U2B的引脚7与GND2连接，所述与非门U2A和所述与非门U2B的引脚14与VCC2连接，所述与非门U2A的引脚1与所述比较器N1A的输出端连接，所述与非门U2B的引脚5与所述比较器N1B的输出端连接，所述与非门U2A的引脚2与所述与非门U2B的引脚6连接，所述与非门U2B的引脚4与所述与非门U2A的引脚3连接，所述与非门U2B的引脚6与二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与电容C27的一端连接，所述电容C27的另一端与排针J4连接，所述与非门U2A的引脚3与二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极与电容C28的一端连接，所述电容C28的另一端与排针J6连接，所述排针J4与排针J3连接，所述排针J6与所述排针J3连接，所述二极管D3上并联有电阻R9，所述二极管D4上并联有电阻R17。4.根据权利要求3所述的一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，其特征在于，所述双稳态触发器电路与滤波电路连接,所述滤波电路包括与非门U2D和与非门U2C,所述与非门U2D的引脚12和引脚13与所述与非门U2A的引脚3连接,所述与非门U2C的引脚9和引脚10与所述与非门U2D的引脚11连接,所述与非门U2C的引脚8与电阻R20的一端连接,所述电阻R20的另一端与隔离器U39的引脚3连接,所述隔离器U39的引脚1和引脚4之间连接有电容C25,所述隔离器U39的引脚1与VCC2连接,所述隔离器U39的引脚4与GND2连接,所述隔离器U39的引脚5和引脚8之间连接有电容C24,所述隔离器U39的引脚8与VCC3V3连接,所述隔离器U39的引脚5与地连接,所述隔离器U39的引脚6与电阻RJ3的一端连接,所述电阻RI3的另一端与跟随器U4B的正向输入端连接,所述跟随器U4B的输出端与电阻RJ4的一端连接,所述电阻RJ4的另一端与跟随器U4A的正向输入端连接,所述跟随器U4A的输出端与电阻RJ5的一端连接，所述电阻RJ5的另一端输出电压信号S+，所述隔离器U39的引脚5与电容C51的一端连接，所述电容C51的另一端与所述电阻RJ3连接，所述跟随器U4A和所述跟随器U4B的引脚4接地，所述跟随器U4A和所述跟随器U4B的引脚8与VCC3V3连接，所述跟随器U4A的引脚3与电阻C23的一端连接，所述电阻C23的另一端与地连接，所述跟随器U4A的引脚8与三个并联电阻的一端连接，所述三个并联电阻的另一端接地，所述电阻RJ5远离所述跟随器U4A的一端与电容C22的一端连接，所述电容C22的另一端接地。
5.根据权利要求1或2所述的一种将电容信号转换成电流信号的信号转换板，其特征在于，所述电压测量模块包括AD芯片U27，所述AD芯片U27的引脚5与电阻R49的一端连接，所述电阻R49的另一端接入电压信号S+，所述AD芯片U...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕超，丁鑫，陈耀清，蒋可静，王彬，
申请(专利权)人：浙江中控传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：