将电流转至电压的变送器的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种将电流转至电压的变送器。该专利由海鹰企业集团有限责任公司申请，并于2017年12月1日获得授权公告。

内容说明

本发明属于电路设计领域，尤其涉及一种将电流转至电压的变送器。

发明背景

在很多工业应用中，需要用到传感器，比如压力传感器、温度传感器等。为了满足远距离传输以及抗干扰，大多数传感器的输出都是标准4-20mA电流信号，但是模数转换器ADC的输入一般要求是0-5V的电压信号。市场上虽有4-20mA转0-5V的模块，但是体积很大，不太适合高密度电路的要求；而且是转换误差较大，不太适合性能要求较高的场合。虽然Burr Brown公司曾经推出一款专用转换芯片RCV420，但是该芯片只能工作于0℃～70℃的温度下，极大地限制了该芯片的实用性。所以本发明设计了一种将电流转至电压的变送器。

发明内容

本发明提供了一种小体积、精密、宽作业温度范围（-25℃～85℃）的将电流转至电压的变送器，该变送器包括电流源电路、电流转换电路、电压转换电路。

其中，该电流源电路用于为该电流转换电路提供稳定的直流电流；该电流转换电路用于将输入的第一电流范围转换为第二电流范围；该电压转换电路用于将该第二电流范围转换为预定电压范围。可选的，该电流转换电路包括：第一电阻、第二电阻、电容、第一通道和第三电阻，其中：该第一电阻的第一端分别与该变送器的电流输入端以及该第二电阻的第一端相连，该第一电阻的第二端分别与该电流源电路的输出端、该电容的第一端以及该第一通道的第一输入端相连；该第一通道的第二输入端与该第一通道的输出端相连，该第一通道的第三输入端和第四输入端分别接正直流电压和负直流电压，该第一通道的输出端与该第三电阻的第一端相连；该第二电阻的第二端分别与该电容的第二端以及该第三电阻的第二端相连。可选的，该电压转换电路包括：第四电阻和第二通道，其中：该第二通道的第一输入端分别与该第三电阻的第二端和该第四电阻的第一端相连，该第二通道的第二输入端接地；该第二通道的输出端和该第四电阻的第二端均与该变送器的电压输出端连接。可选的，该正直流电压的电压位于6V至18V之间，所述负直流电压的电压位于-6V至-18V之间。可选的，该第一电阻的阻值为19 .5kΩ，该第二电阻的阻值为100Ω，该第三电阻的阻值为400Ω，该第四电阻的阻值为250Ω，该电容的电容值为0 .01uF。可选的，该电流源电路输出端输出的直流电流为100μA。可选的，该第一电流范围为4-20mA。可选的，该第二电流范围为0-20 mA。可选的，该预定电压范围为0-5V。

本发明与传统的将电流转为电压的电路相比，优势在于该变送器可以将传感器输出的标准4-20mA电流信号转换为符合模数转换器输入要求的0-5V电压信号的通用变送器；该变送器的电路设计可以将变送器的工作温度范围扩展为-25℃～85℃，体积小，比如可以将变送器的体积缩小为19mm×19mm×3 .5mm，且降低了变送器自噪声，提高了转换精度。