一种多功能高精度VI转换器

1、一种多功能高精度VI转换器在电力调度、通信等领域自动化调度与控制系统中，需将电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、压力、温度、湿度等参数利用电量变送器或一些数字化仪表以电压的形式(0-±5V0-10V)输出，然后将这些数据传输给上位机，而上位机往往为了提高数据传送精度则需要变电流形式(0-10mA，4-20mA)输入这就给电量变送器和数字化仪表生产厂家带来不便，为此本文设计了一种多功能高精度V/I转换器，用户可任意选择0-10mA或4-20mA输入形式。1 问题的出现某厂引进了四条涤纶生产线，生产中产品质量指标在同批号中不稳定：(1)染色不均匀；(2)条干不均匀；(3)沸水

2、收缩率高。针对上述问题，厂生产质量会议上讨论分析认为是熔体温度产生了波动，决定聘请我牵头解决这一问题。2 故障检查与处理温度产生波动，我从感温元件安装使用和现场干扰两方面进行排查和处理。（ 1)检查热电偶、热电阻保护套管是否插入到管道中心处。（ 2)检查套管内是否积水，积灰或其它异物，否则传热阻力过大，致使感温元件所感受的温度跟不上真实温度变化而造成误差。（ 3）对保护套管露出部分采取保温措施。（ 4）对热电偶、热电阻在保护管内重新固定，以防其它振动引起感温误差。（ 5）对传输电缆的绝缘进行检查，如有无老化。（ 6）信号电缆都采用屏蔽电缆，每根屏蔽电缆的屏蔽层只有一头接地。（ 7）热电偶、热电

3、阻的接线柱与外壳有良好的绝缘。（ 8）中间接线端子的绝缘强度达到要求。采取上述措施后，产品质量仍没有大的改观，从说明书中查出控制仪表、传感元件都能满足控制精度，又由于四条生产线都存在相同问题，不可能全部仪表都有故障。查阅资料后，我初步判断是信号传输受到干扰。要提高抗干扰能力，采取电流形式传输是理想方法，但感温元件转换出来的是电压信号。在这种情况下，设计出了此V/I转换器，投入使用后，确实解决了温度波动难题。3 V/I转换器的技术要求（ 1）精度高，可达±0.5%.（ 2）无需调试。无论是0-5V、0-±5V、0-10V输出用户可根据需要拔动选择开关任意选择0-10mA还是4

4、-20mA输入。（ 3）选择高精度四运算放大器，工作电源应大于10V（这里取±12功；以保证运算放大器工作在线性区。（ 4）选择性能稳定，放大系数高、穿透电流小的三极管。（必要时可用复合管）。（ 5）要保证给定电压的精度。若采用电阻分压形式给定则必须采用精密电阻、电位器，同时运算放大器接成电压跟随器形式输出。4 电路设计图中：S1S6-选择开关A1-A4一块四运算放大器集成块，其中A1、A2组成电压跟随器、A3组成反相5 简单工作原理及电路参数设计根据集成运算大器的特性可知：（1）输入电阻趋于无穷大（流入运算放大器两个输入端电流几乎为零）；（2）输出电阻很小（带负载能力强）；（3）反

5、相输入端和同相输入端电位几乎相等。所以有：UP=UNIR（5IR6、IR7、IR8）=IF（1）输入Ui2=010V时，需要010mA俞出。接通S3和S6,Ui2经A3反相后得到070VIA7=IF=当Ui2=OV时，IF=O当Ui2=10V时，IF=10mA可见：R7=（2）当输入Ui1=5V或Ui2=-5V时，需要010mA输出。接通S4、S5或S6,Ui2经A3反相后得到-5V与Ui1相同（S5、S6不能同时接通），这时：IR8=IF=当Ui2=OVIF=O当Ui2=±5VIF=10mA可见：R7=(3)当输入Ui2=010V时，需要420mA俞入。这时接通S1和S6,Ui2经A3反相后得-10V,这时：IR5=IF=当Ui2=0V时IF=4mA=当Ui2=10V时IF=20mA=联解方程得：UR1=2.5VR5=625Q),给定电压经+5V、R1、R2分压后再由电压跟随器A1获得，R5可由一个600Q电阻再串一个100精密电位器即可获得。(4)当输入Ui1=-5V或Ui2=5v时，需要420mA输出，接通S2、S5或S6,这时：IR6=IF=当Ui1=OVIF=4=当Ui1=5VIF=20mA=联解方程得：UR1=1.25VR6=312.5Q,给定电压经+5V、R3R4分压后再由电压跟随