电流型变送信号输入通道快速继电器保护方法和电路

摘要

本发明公开了一种用于工业自动化及航空航天测控领域对4~20mA或0~20mA电流型变送信号的输入通道进行快速继电保护的方法及其电路。该方法不同于传统使用稳压二极管和自恢复保险丝的电流输入信号保护方法，引入了基于反馈控制的保护回路，在电流信号输入取样电阻前的环路中串接一个高速信号继电器的常闭触点，并将取样电阻上的电压反馈给电压比较器，当输入电压超过系统安全基准时比较器产生信号继电器驱动信号，继电器线圈得电，使得电流环断开，并产生声光报警，这样对输入的ADC通道起到了快速保护作用，防止输入通道因为过流或短路损坏ADC，这种方法较传统方法更加快速、可靠。

主权项

一种电流型变送信号输入通道快速继电器保护方法，其特征是：对于二线制电流型变送器信号传输方式，先在电流取样电阻和ADC输入端之间的环路中串接一个信号继电器的常闭触点K；然后将取样电阻上采集得到的电压与安全电压进行比较：a、当采集得到的电压超过安全电压时，则驱动信号继电器断开常闭触点K，使环路断开；b、当采集得到的电压没有超过安全电压时，则驱动信号继电器闭合触点K，使环路恢复；所述信号继电器的动作时间在3ms以下；本方法采用的电路，包括直流电源、变送器、ADC、信号继电器、电压比较器和继电器驱动电路；所述直流电源的“+”极端与变送器的“+”极端连接，变送器的“‑”极端接控制器的信号输入端；取样电阻一端接地作为电压基准，另一端经过信号继电器的触点K接在ADC输入通道的正端，且ADC输入通道负端也接地；取样电阻R两端的电压信号输入到电压比较器的一个输入端，电压比较器的另一个输入端给定安全阈值电压；电压比较器的输出端连接继电器驱动电路的输入端；继电器驱动电路的输出端连接信号继电器的线包；所述信号继电器为常闭触点继电器，该常闭触点连接在取样电阻和ADC的输入通道的正端之间；所述ADC的输入通道的正、负端之间连接有电容C；所述常闭触点的位置也在电容C与取样电阻之间；本电路作为航空航天领域的被动型星载氢钟超真空泵压力检测的二线制变送器电流信号输入通道的保护电路；所述变送器为电流型变送器，其工作电流为4～20mA；所述取样电阻为120Ω的取样电阻R5，取样电阻R5将电流信号转换为0.48V～2.4V的电压信号；所述ADC为16位ADC芯片，该ADC芯片的输入极限电压为3.3V；所述安全电压的阈值取2.8V；所述电压比较器为响应时间约为200ns的高速电压比较器；还包括调节电位器R1和分压电阻R2，所述调节电位器R1的一端连接电源VCC，另一端通过分压电阻R2接地；所述电压比较器的正相端连接在调节电位器R1与分压电阻R2之间；所述继电器驱动电路的驱动器件采用PNP型三极管Q1，电压比较器的输出端连接PNP型三极管Q1的基极，PNP型三极管Q1的发射极连接继电器线包“‑”端，继电器线包的“+”端接电源VCC，PNP型三极管Q1的集电极接地；所述PNP型三极管Q1的发射极与电源VCC之间还连接有发光二极管D1，在发光二极管D1与PNP型三极管Q1的发射极之间连接有限流电阻R4；所述PNP型三极管Q1的发射极与电源VCC之间还连接有蜂鸣器B1和续流二极管D2；所述发光二极管D1与限流电阻R4串联连接，后再与蜂鸣器B1和续流二极管D2分别并联，同时信号继电器的线包两端分别连接PNP型三极管Q1的发射极与电源VCC。