[发明专利]一种用于压力变送器的供电电源保护方法及保护电路

说明书

技术领域

本发明属于柴油机监控技术领域，主要涉及用于柴油机冷却水、滑油、进机空气等介质的压力信号测量的一种用于压力变送器的供电电源保护方法及保护电路，也可推广应用于其它动力装备的监控系统中。

背景技术

压力信号测量是工业自动化控制中常用的测量技术手段，根据应用场合、测量范围、精度要求、应用成本等因素，所选取的传感器类型各不相同。目前柴油机监控常用的压力传感器多为压力变阻器和压力变送器两种形式，压力变阻器随压力变化输出线性电阻信号，该种传感器造价低廉、使用广泛，但随着测量线路的延长引起线路电阻增加进而引起测量误差将增大；压力变送器则随压力值变化输出4-20mA线性电流信号，可以消除传输线路电阻引起的信号误差，随着工艺改进及造价降低该种传感器应用越来越广泛。压力变送器测量电路中包含供电电源和信号采集两个部分，电路的工作可靠性将直接影响信号采集的正确性，进而影响柴油机运行的安全性、可靠性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种用于压力变送器的供电电源保护方法及保护电路。

本发明为完成其发明任务采用如下技术方案：

一种用于压力变送器的供电电源保护电路，是具有为压力变送器测量电路提供电源及供电控制和总电流过流保护功能的压力变送器的供电电源电路Part_A，所述的压力变送器的供电电源电路Part_A一端通过接线端P+与系统外部压力变送器电源端连接，另一端连接直流电源24V；所述的压力变送器的供电电源电路Part_A由二极管D1通过三极管Q1与场效应管Q2相连，三极管Q1与场效应管Q2相连B端点通过三极管Q3连接处理器MCU；三极管Q1与场效应管Q2相连B端点与比较器U1相连。

一种用于压力变送器的供电电源保护电路，所述的场效应管Q2型号为FQD17P06。

一种用于压力变送器的供电电源保护电路，所述的比较器U1型号为LM2901。

一种用于压力变送器的供电电源保护方法，具有过流保护功能，即对测量电路的总电流有对应的过流保护；

1）、将4-20mA测量电路采集的电信号传输至处理器MCU输入端，其中压力变送器以串联方式接入电路；

2）、4-20mA测量电路的压力变送器的供电电源电路Part_A，具有供电控制和总电流过流保护功能；

通过控制信号MCU-PW-CRT实现对4-20mA测量电路的供电通断控制，供电控制信号MCU-PW-CRT与供电状态的关系：

当控制信号MCU-PW-CRT为逻辑1时，电压UE接近5V,三极管Q3饱和导通，在电阻R2、电阻R3的分压作用下电压UB约为12V，场效应管Q2为P沟道MOS管，其栅源极阀值电压V_GS（th）＝4V，实际Q2的栅源极电压V_GS≈24V-UB＝12V＞V_GS（th）故Q2导通，24V供电电源被接入测量电路；

当控制信号MCU-PW-CRT为逻辑0时，对应输入电压UE接近0V，三极管Q3截止，电压UB约为24V，三极管Q2的栅源极电压V_GS≈24V-UB＝0V＜V_GS（th）故三极管Q2关断，24V供电电源被断开；

局部电路Part_A的总电流过流保护功能是指当4-20mA测量电路总工作电流超过设定的额定电流值时，电路会自动将24V供电电源断开，达到电路保护的目的；

以12路压力传感器提供电源为例说明保护原理，考虑到压力传感器的工作电流每路最大允许为25mA，12路压力传感器接入电路后的最大电流值约为300mA，故将4-20mA测量电路额定电流值设为350mA，保证电路正常工作的同时，防止过大电流的误流入对测量电路造成的损坏。

2）、自动断电保护的具体实现过程，当正常供电过程中出现过流情况时，MCU通过读取Output-MCU-PW的值来判断电路的供电状态，一旦Output-MCU-PW为0，则MCU认为测量电路需要断开电源，置MCU-PW-CRT为0；状态对应关系为：

当MCU-PW-CRT为逻辑1，24V供电电源接入测量电路后，如果正常供电，UB约为12V，有UB＜UC，比较器U1输出端为高阻关断状态，Output-MCU-PW被上拉至5V左右，MCU将其读作逻辑1，此时MCU认为电路正常供电，MCU-PW-CRT不变仍为1；