一种数据通信接口设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种数据通信接口设备，包括电压电流转换接口、电压输入电路、电流输出电路、控制电路、电源电路，所述电压电流转换接口与所述电压输入电路电连接，所述电压电流转换接口与所述电流输出电路电连接，所述电压电流转换接口与所述控制电路电连接，所述电压电流转换接口还与所述电源电路电连接。本实用新型可将电压信号转换为电流信号进行远程传输，由于电流信号不容易受到干扰，电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米，电流信号传输方式可大量应用于工业现场中。
【专利说明】
-种数据通信接口设备
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种数据通信接口设备。
【背景技术】
[0002] 远程采集数据广泛应用于移动数据传输领域，例如车辆导航监控、智能超标等技 术领域。在远程传输采集到的数据的过程中，数据通信接口至关重要。目前，大部分数据通 信接口只能输出数字量、模拟量。
[0003] 然而，在某些工业应用方面，有些传感器需要通过数据通信接口输入4~20mA的电 流。4~20mA直流信号制是国际电工委员会:过程控制系统用模拟信号标准。在工业现场，若 将采集的信号经调理成电压信号后，进行长线传输，会产生W下问题：（一）由于传输的信号 是电压信号，传输线容易就受到噪声的干扰；（二)传输线的分布电阻会产生压降；（Ξ)不方 便现场提供仪表放大器的工作电压。
[0004] 因此，本领域亟需实现具有电流输出功能的数据通信接口。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供的技术方案如下：
[0006] 本实用新型提供的一种数据通信接口设备，包括电压电流转换接口、电压输入电 路、电流输出电路、控制电路、电源电路;所述电压电流转换接口与所述电压输入电路电连 接，所述电压电流转换接口与所述电流输出电路电连接，所述电压电流转换接口与所述控 制电路电连接，所述电压电流转换接口还与所述电源电路电连接。
[0007] 进一步，所述电压电流转换接口包括电压电流转换忍片，所述电压输入电路包括 第一电阻，所述电压电流转换忍片通过所述第一电阻接输入电压。
[000引进一步，所述电压输入电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述电源电路的 负极电连接，所述二极管的阴极通过所述第一电阻与所述电压电流转换忍片电连接，所述 二极管的阴极还接输入电压。
[0009] 进一步，所述电流输出电路包括Ξ极管、场效应管、双向击穿二极管;所述Ξ极管 的集电极与所述电压电流转换忍片的栅极驱动端电连接，所述Ξ极管的发射极与所述电压 电流转换忍片的源极连线端电连接;所述Ξ极管的发射极还通过第二电阻与所述场效应管 的源极电连接，所述Ξ极管的基极与所述述场效应管的源极电连接;所述场效应管的漏极 通过第一电容与所述电源电路的负极电连接，所述场效应管的漏极还与第Ξ电阻的一端电 连接，所述第Ξ电阻的另一端通过所述双向击穿二极管与所述电源电路的负极电连接，所 述第Ξ电阻的另一端还形成电流输出端。
[0010] 进一步，所述控制电路包括第四电阻、第五电阻，所述第四电阻的一端与所述电压 电流转换忍片的输出失效端电连接，所述第四电阻的一端形成所述控制电路的电流控制 端，所述第四电阻的另一端接5V电源;所述第五电阻的一端与所述电压电流转换忍片的出 错标志端电连接，所述第五电阻的另一端形成所述控制电路的出错端。
[0011] 进一步，所述电源电路包括工作电源、第六电阻、第二电容、第屯电阻;所述工作电 源的正极与所述第六电阻的一端电连接，所述第六电阻的另一端与所述电压电流转换忍片 的正电源端电连接，所述第六电阻的另一端还与所述第二电容的一端电连接;所述第二电 容的另一端与所述电压电流转换忍片的负电源端电连接，所述第二电容的另一端还与所述 工作电源的负极电连接;所述电压电流转换忍片的转换比值设置端还通过所述第屯电阻与 所述工作电源的负极电连接。
[0012] 进一步，所述电压电流转换忍片的型号为XTR111。
[0013] 进一步，所述Ξ极管的型号为MMBT2907,所述场效应管的型号为NTF2955,所述双 向击穿二极管的型号为SMJ30。
[0014] 与现有技术相比，本实用新型具有W下优点：
[0015] 本发明提供的一种数据通信接口设备，将电压信号转换为电流信号进行远程传 输，由于电流信号不容易受到干扰，电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精 度，在普通双绞线上可W传输数百米，电流信号传输方式可大量应用于工业现场中。
【附图说明】
[0016] 下面将W明确易懂的方式，结合【附图说明】优选实施方式，对一种数据通信接口设 备的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予W进一步说明。
[0017] 图1是本实用新型一种数据通信接口设备的结构框图；
[0018] 图2是本实用新型一种数据通信接口设备的电路原理图。
[0019]附图标号说明：
[0020] 10-电压电流转换接口 20-电压输入电路 30-电流输出电路
[0021] 40-控制电路 50-电源电路
[0022] XTR111-电压电流转换忍片R1-第一电阻 R2-第二电阻
[0023] R3-第Ξ电阻 R4-第四电阻 R5-第五电阻
[0024] R6-第六电阻 R7-第屯电阻 Q1-Ξ极管
[00巧]Q2-场效应管 D1-二极管 D2-双向击穿二极管
[00%] C1-第一电容 C2-第二电容
【具体实施方式】
[0027] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图 说明本实用新型的【具体实施方式】。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一 些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些 附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0028] 为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不 代表其作为产品的实际结构。另外，W使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功 能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，"一个"不仅 表示"仅此一个"，也可W表示"多于一个"的情形。
[0029] 图1是本实用新型一种数据通信接口设备的结构框图。如图1所示，一种数据通信 接口设备，包括电压电流转换接口 10、电压输入电路20、电流输出电路30、控制电路40、电源 电路50，所述电压电流转换接口 1 ο与所述电压输入电路20电连接，所述电压电流转换接口 10与所述电流输出电路30电连接，所述电压电流转换接口 10与所述控制电路40电连接，所 述电压电流转换接口 10还与所述电源电路50电连接。
[0030] 图2是本实用新型一种数据通信接口设备的电路原理图。如图2所示，进一步优选 的，所述电压电流转换接口 10包括电压电流转换忍片，所述电压电流转换忍片的型号为 XTR111，所述电压输入电路20包括第一电阻R1，所述电压电流转换忍片XTR111通过所述第 一电阻R1接输入电压。
[0031] 所述电压输入电路20还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述电源电路50的 负极电连接，所述二极管D1的阴极通过所述第一电阻R1与所述电压电流转换忍片XTR111电 连接，所述二极管D1的阴极还接输入电压，该电压为待传输的电压信号或待转换电压信号。
[0032] 进一步优选的，所述电流输出电路30包括Ξ极管Q1、场效应管Q2、双向击穿二极管 D2，所述Ξ极管Q1的型号为ΜΜΒΤ2907，所述场效应管Q2的型号为NTF2955;
[0033] 所述Ξ极管Q1的集电极与所述电压电流转换忍片XTR111的栅极驱动端VG电连接， 所述Ξ极管Q1的发射极与所述电压电流转换忍片XTR111的源极连线端IS电连接；
[0034] 所述Ξ极管Q1的发射极还通过第二电阻R2与所述场效应管Q2的源极电连接，所述 Ξ极管Q1的基极与所述述场效应管Q2的源极电连接；
[0035] 所述场效应管Q2的漏极通过第一电容C1与所述电源电路50的负极电连接，所述场 效应管Q2的漏极还与第Ξ电阻R3的一端电连接，所述第Ξ电阻R3的另一端通过双向击穿二 极管D2与所述电源电路50的负极电连接，所述第Ξ电阻R3的另一端还形成电流输出端4- 20M-2，该电流输出端为数据通信接口的电流输出端。
[0036] 进一步优选的，所述控制电路40包括第四电阻R4、第五电阻R5，所述第四电阻R4的 一端与所述电压电流转换忍片XTR111的输出失效端0D电连接，所述第四电阻R4的一端形成 所述控制电路40的电流控制端XTR11_0D2,所述第四电阻R4的另一端接5V电源正极；
[0037] 所述第五电阻R5的一端与所述电压电流转换忍片XTR111的出错标志端电连 接，所述第五电阻R5的另一端形成所述控制电路40的出错端XTR11_EF2。
[0038] 进一步优选的，所述电源电路50包括24V工作电源、第六电阻R6、第二电容C2、第屯 电阻R7,所述24V工作电源的正极与所述第六电阻R6的一端电连接，所述第六电阻R6的另一 端与所述电压电流转换忍片XTR111的正电源端VSP电连接，所述第六电阻R6的另一端还与 第二电容C2的一端电连接；
[0039] 所述第二电容C2的另一端与所述电压电流转换忍片XTR111的负电源端GND电连 接，所述第二电容C2的另一端还与所述24V工作电源的负极电连接；
[0040] 所述电压电流转换忍片XTR111的转换比值设置端SET还通过第屯电阻R7与所述 24V工作电源的负极电连接。
[0041] 结合附图图1，对本数据通信接口设备的工作原理作出进一步的说明，如下：
[0042] 本数据通信接口设备可W输出0~20mA(差分）电流或者4~20mA(差分）电流，利用 电压电流转换忍片XTR111W及其外围电路实现电压转换为电流输出。电压电流转换忍片 XTR111是一款专口针对标准0mA-20mA或4mA-20mA模拟信号而精屯、设计的高精度电压至电 流转换器(>〇11日旨6-1:〇-(3111'的]11:〇〇醇6；^61')，其能够提供高达361114的电流。第屯电阻1?7可 对输入电压与输出电流之比进行设置。此外，电压电流转换忍片XTR111也可针对电压输出 进行调整。外部场效应管(P-MOSFET晶体管)Q2可确保实现极高的输出阻抗W及宽泛的恒流 制输出电压范围，从2V的VSP电压至低于GND的电压。可调的3V~15V子稳压器输出能够为额 外的电路系统提供电源电压。
[0043] 上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足W引燃瓦 斯，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警下限。没有取0mA的原因是为了检测断 线，正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0mA。
[0044] 4~20mA电流环有两种类型:二线制和Ξ线制。当监控系统需要通过长线驱动现场 的驱动器件如阀口等时，一般采用Ξ线制变送器，运里电流输出模块位于监控的系统端，由 系统直接向电流输出模块供电，供电电源是二根电流传输线W外的第Ξ根线。二线系统是 电流输出模块和传感器位于现场端，由于现场供电困难，一般是接收端利用4~20mA的电流 环线缆向远端的电流输出模块供电，通过4~20mA来反映信号的大小。
[0045] 4~20mA产品的典型应用是传感和测量应用。在工业现场有许多种类的传感器可 W被转换成4~20mA的电流信号。变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号(0/4 ~20mA DC，1~5V DC，0~10V DC)的仪器。传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规 律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器 的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
[0046] 应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。W上所述仅是本实用新型的 优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理 的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种数据通信接口设备，其特征在于： 包括电压电流转换接口、电压输入电路、电流输出电路、控制电路、电源电路;所述电压 电流转换接口与所述电压输入电路电连接，所述电压电流转换接口与所述电流输出电路电 连接，所述电压电流转换接口与所述控制电路电连接，所述电压电流转换接口还与所述电 源电路电连接。2. 如权利要求1所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述电压电流转换接口包括电压电流转换芯片，所述电压输入电路包括第一电阻，所 述电压电流转换芯片通过所述第一电阻接输入电压。3. 如权利要求2所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述电压输入电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述电源电路的负极电连接， 所述二极管的阴极通过所述第一电阻与所述电压电流转换芯片电连接，所述二极管的阴极 还接输入电压。4. 如权利要求1所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述电流输出电路包括三极管、场效应管、双向击穿二极管； 所述三极管的集电极与所述电压电流转换芯片的栅极驱动端电连接，所述三极管的发 射极与所述电压电流转换芯片的源极连线端电连接； 所述三极管的发射极还通过第二电阻与所述场效应管的源极电连接，所述三极管的基 极与所述场效应管的源极电连接； 所述场效应管的漏极通过第一电容与所述电源电路的负极电连接，所述场效应管的漏 极还与第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端通过所述双向击穿二极管与所述电 源电路的负极电连接，所述第三电阻的另一端还形成电流输出端。5. 如权利要求1所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述控制电路包括第四电阻、第五电阻，所述第四电阻的一端与所述电压电流转换芯 片的输出失效端电连接，所述第四电阻的一端形成所述控制电路的电流控制端，所述第四 电阻的另一端接5V电源； 所述第五电阻的一端与所述电压电流转换芯片的出错标志端电连接，所述第五电阻的 另一端形成所述控制电路的出错端。6. 如权利要求1所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述电源电路包括工作电源、第六电阻、第二电容、第七电阻； 所述工作电源的正极与所述第六电阻的一端电连接，所述第六电阻的另一端与所述电 压电流转换芯片的正电源端电连接，所述第六电阻的另一端还与所述第二电容的一端电连 接； 所述第二电容的另一端与所述电压电流转换芯片的负电源端电连接，所述第二电容的 另一端还与所述工作电源的负极电连接； 所述电压电流转换芯片的转换比值设置端还通过所述第七电阻与所述工作电源的负 极电连接。7. 如权利要求2所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述电压电流转换芯片的型号为XTR111。8. 如权利要求4所述的数据通信接口设备，其特征在于： 所述三极管的型号为MMBT2907,所述场效应管的型号为NTF2955,所述双向击穿二极管 的型号为SMAJ30。
【文档编号】G08C19/00GK205451470SQ201620260623
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】许跃华, 冯宇晟, 朱旻, 王辉, 覃伟
【申请人】上海辉度智能系统有限公司