多通道智能變送裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及檢測技術領域，特別涉及一種多通道智能變送裝置。
【背景技術】
[0002]變送器是工業過程控制中最重要的現場儀表，可用于壓力、差壓、溫度、液位、流量等多種參數的測量。它通過傳感器對過程變量進行檢測，經過轉換后成為4~20mA標準電流信號，或直接通過數字通訊方式與控制室交換信息。隨著工業過程控制系統自動化水平的不斷提高，工藝流程的大型化、復雜化及計算機控制的應用，對變進器的性能、功能、智能化程度、通訊規程、測量精度、量程比、長期穩定性、各種影響量指標等都提出了新的更高要求。變送器的優劣，直接關系到整個控制系統的穩定性與安全性。作為從4~20mA向全數字現場總線過渡時期的標準，可尋址遠程傳感器高速通道(HART，Highway AddressableRemote Transducer)協議最大的優點是在兼容傳統電流環通信的同時還可以利用同一電纜進行雙向數字通信，實現諸如修改量程、維護、診斷等功能，幫助改善生產質量，提高系統運行效率。
[0003]圖1是傳統的基于HART協議的變送器的結構示意圖，所述變送器包括模數轉換器11、微控制器12、數模轉換器13以及HART通信模塊14。其中，所述模數轉換器11適于將傳感器采集的第一模擬信號轉換為第一數字信號，所述微控制器12適于對所述第一數字信號進行運算處理以獲得第二數字信號，所述數模轉換器13適于將所述第二數字信號轉換為第二模擬信號，即轉換為4~20mA電流，所述HART通信模塊14適于對所述第二模擬信號進行處理后傳送至遠程監控中心。
[0004]傳統基于HART協議的變送器功能比較單一，只有溫度、壓力、位移、電磁流量等物理量的單一測量，傳感器輸出微弱的電壓或電流信號。由于這些傳感器的負載阻抗、激勵方式、輸入信號靈敏度以及補償方式均不相同，所以以往的變送器均要求設計不同的配套電路與相應的傳感器配合，給生產制造部門和采購部門帶來很多不便，也使供貨周期延長。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的是現有的基于HART協議的變送器功能單一的問題。
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供一種多通道智能變送裝置，包括微控制器、數模轉換器以及HART通信模塊，還包括開關單元、模數轉換裝置以及轉換電阻；所述開關單元適于在所述微控制器的控制下選擇激勵電流或者激勵電壓輸出至傳感器；所述轉換電阻適于將傳感器輸出的電流采樣信號轉換為對應的電壓信號；所述模數轉換裝置適于在所述微控制器的控制下對所述電流采樣信號對應的電壓信號、傳感器輸出的電壓采樣信號或者傳感器輸出的差分采樣信號進行模數轉換處理，以輸出數字信號至所述微控制器。
[0007]可選的，所述模數轉換裝置為雙通道模數轉換器。
[0008]可選的，所述模數轉換裝置包括兩個單通道模數轉換器。
[0009]可選的，所述開關單元為數字開關集成電路。
[0010]可選的，所述多通道智能變送裝置還包括第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路以及第四驅動電路；所述模數轉換裝置通過所述第一驅動電路接收所述差分采樣信號中的同相信號，所述模數轉換裝置通過所述第二驅動電路接收所述差分采樣信號中的反相信號，所述模數轉換裝置通過所述第三驅動電路接收所述電壓采樣信號，所述模數轉換裝置通過所述第四驅動電路接收所述電流采樣信號對應的電壓信號。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0012]本實用新型提供的多通道智能變送裝置，基于目前工業上的實際需求，提供具有多個測量通道的模數轉換裝置，并通過開關單元為不同供電方式的傳感器提供激勵電流或者激勵電壓，不僅保留了傳統儀表的4mA~20mA的模擬信號的輸出，并且通過HART協議實現雙向數字通信，可與任何符合HART協議的手持終端或控制系統互連，能與市場上通用的傳感器和復合型多參數傳感器相配套。
【附圖說明】
[0013]圖1是傳統的基于HART協議的變送器的結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型一種實施例的多通道智能變送裝置的結構示意圖；
[0015]圖3是本實用新型另一種實施例的多通道智能變送裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0017]圖2是本實用新型一種實施例的多通道智能變送裝置的結構示意圖，所述多通道智能變送裝置包括開關單元21、模數轉換裝置22、轉換電阻Rs、微控制器23、數模轉換器24以及HART通信模塊25。
[0018]具體地，所述開關單元21適于在所述微控制器23的控制下選擇激勵電流或者激勵電壓輸出至傳感器。傳感器有多種類型，有的不需要提供外部激勵即能工作，有的則需要在外部激勵下才能工作。對于需要激勵的傳感器，有的為電壓激勵，有的則為電流激勵。為了滿足不同傳感器的激勵要求，所述開關單元21選擇不同的激勵輸出至對應的傳感器。進一步，所述開關單元21包括輸入端、輸出端以及控制端。所述開關單元21的輸入端適于連接恒流激勵和恒壓激勵，所述開關單元21的控制端連接所述微控制器23，所述開關單元21的輸出端適于連接傳感器。在本實施例中，所述開關單元21為數字開關集成電路，可以為ADG733集成電路。通過所述微控制器23控制數字開關集成電路，間接地打開或是關閉輸入通道，消除外部信號對模數轉換的干擾，另一方面也方便了多通道的測量。
[0019]對于不同類型的傳感器，有的輸出電流米樣信號，有的輸出電壓米樣信號，有的則輸出差分采樣信號。為了匹配不同類型的傳感器，所述模數轉換裝置22包括四路采樣通道:其中兩路采樣通道用于采樣傳感器輸出的差分采樣信號V+和V-，另兩路采樣通道分別用于采樣傳感器輸出的電壓采樣信號Vs和傳感器輸出的電流采樣信號Is。所述轉換電阻Rs適于將傳感器輸出的電流采樣信號Is轉換為對應的電壓信號，即所述轉換電阻Rs的一端連接所述模數轉換裝置22的采樣通道并適于接收傳感器輸出的電流采樣信號Is，所述轉換電阻Rs的另一端接地。所述模數轉換裝置22與所述微控制器23連接，適于在所述微控制器23的控制下對所述電流采樣信號Is對應的電壓信號、傳感器輸出的電壓采樣信號Vs或者傳感器輸出的差分采樣信號V+和V-進行模數轉換處理，以輸出數字信號至所述微控制器23。需要說明的是，所述模數轉換裝置22可以為雙通道模數轉換器，也可以包括兩個單通道模數轉換器，本實用新型實施例對此不作限定。所述微控制器23、所述數模轉換器24以及所述HART通信模塊25的結構和功能與現有技術中類似，在此不再贅述。
[0020]為了提高測量精度，圖3是本實用新型另一種實施例的多通道智能變送裝置的結構示意圖。在本實施例中，通過在模數轉換裝置22的每一路采樣通道前面增加驅動電路組成模擬濾波及放大網絡，對傳感器輸出的采樣信號進行放大濾波處理后再進行模數轉換。與圖2對應的實施例相比，本實施例的多通道智能變送裝置還包括第一驅動電路31、第二驅動電路32、第三驅動電路33以及第四驅動電路34。
[0021]具體地，所述模數轉換裝置22通過所述第一驅動電路31接收差分采樣信號中的同相信號V+，所述模數轉換裝置22通過所述第二驅動電路32接收差分采樣信號中的反相信號V-，所述模數轉換裝置22通過所述第三驅動電路33接收電壓采樣信號Vs，所述模數轉換裝置22通過所述第四驅動電路34接收電流采樣信號Vs對應的電壓信號。所述第一驅動電路31、所述第二驅動電路32、所述第三驅動電路33以及所述第四驅動電路34為包括放大器的模擬濾波及放大網絡，本領域技術人員知曉驅動電路的具體電路結構，在此不再贅述。
[0022]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種多通道智能變送裝置，包括微控制器、數模轉換器以及HART通信模塊，其特征在于，還包括開關單元、模數轉換裝置以及轉換電阻； 所述開關單元適于在所述微控制器的控制下選擇激勵電流或者激勵電壓輸出至傳感器; 所述轉換電阻適于將傳感器輸出的電流采樣信號轉換為對應的電壓信號； 所述模數轉換裝置適于在所述微控制器的控制下對所述電流采樣信號對應的電壓信號、傳感器輸出的電壓采樣信號或者傳感器輸出的差分采樣信號進行模數轉換處理，以輸出數字信號至所述微控制器。2.根據權利要求1所述的多通道智能變送裝置，其特征在于，所述模數轉換裝置為雙通道模數轉換器。3.根據權利要求1所述的多通道智能變送裝置，其特征在于，所述模數轉換裝置包括兩個單通道模數轉換器。4.根據權利要求1所述的多通道智能變送裝置，其特征在于，所述開關單元為數字開關集成電路。5.根據權利要求1所述的多通道智能變送裝置，其特征在于，還包括第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路以及第四驅動電路； 所述模數轉換裝置通過所述第一驅動電路接收所述差分采樣信號中的同相信號，所述模數轉換裝置通過所述第二驅動電路接收所述差分采樣信號中的反相信號，所述模數轉換裝置通過所述第三驅動電路接收所述電壓采樣信號，所述模數轉換裝置通過所述第四驅動電路接收所述電流采樣信號對應的電壓信號。
【專利摘要】一種多通道智能變送裝置，包括微控制器、數模轉換器、HART通信模塊、開關單元、模數轉換裝置以及轉換電阻。所述開關單元適于在所述微控制器的控制下選擇激勵電流或者激勵電壓輸出至傳感器；所述轉換電阻適于將傳感器輸出的電流采樣信號轉換為對應的電壓信號；所述模數轉換裝置適于在所述微控制器的控制下對所述電流采樣信號對應的電壓信號、傳感器輸出的電壓采樣信號或者傳感器輸出的差分采樣信號進行模數轉換處理，以輸出數字信號至所述微控制器。本實用新型提供的多通道智能變送裝置，能與市場上通用的傳感器和復合型多參數傳感器相配套。
【IPC分類】G01D5/12
【公開號】CN204963880
【申請號】CN201520715893
【發明人】李強, 彭恩文, 張建清
【申請人】成都眾山科技有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月16日