專利名稱：無供電電纜的傳感變送裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是傳感器變送技術，尤其涉及的是實現適于遠傳輸的傳感變送裝置改進技術。
背景技術：
許多基礎研究或操作控制是源于對客觀事物及其環境狀況的基本測量。完成不同種測量的傳感器常常被置于水下或地下深處、高溫或高壓及有毒等復雜環境中，由遠端的儀器儀表攝取其變送電信號，完成如壓力、濕度、深度等各種物理量的測量工作。其傳感測量首先面臨的最大挑戰是變送檢測信號長距離傳輸中，電纜線自身的傳輸電阻、寄生電容和其它干擾信號隨距離的延長在增加，而變送電信號卻在逐漸衰減，變送電信號很容易“淹沒”于干擾信號中，因而大大影響了測量的準確性和穩定性，甚至導致無法測量。為解決這一技術問題，一種技術解決方法是在前端傳感部分增設信號放大電路，放大后的變送電信號再經電纜傳輸線輸送至儀器處理部分，該方法雖在一定程度上提高了測量準確性和可靠性，但出現的新問題是附加電路供電電纜，既增加測量應用成本，更為重要的是因長距離傳輸，電纜線電阻的存在導致壓降大量損失，同樣會造成傳感變送部分無法工作。另一種技術解決方法是通過在傳感部分設置無線遙控遙測的發射和接收裝置及其直流電池來避開有形電纜的傳輸方式，本解決手段同樣大幅度增加了傳感采集部分成本，而前端傳感裝置結構的復雜、空間占用的驟增、功耗的增加，其實用性能明顯降低，特別是前端傳感部分若被置于無法經常更換電池的感應環境中，電池耗盡測量也就無法進行。所以綜上所述，現有技術存在的主要技術問題是無法解決遠距離變送信號傳輸與供電之間的矛盾。
發明內容
為解決變送信號遠距離中提高信號傳輸準確性需要附加相關電路的同時又與其供電電纜的配套設置之間的矛盾，本實用新型提供了一種無供電電纜的傳感變送裝置的技術方案，本技術方案的主要技術內容是包括有采集傳感頭和其外接信號傳輸電纜的無供電電纜的傳感變送裝置，其采集傳感頭的電路構造是以單片機構成中央控制單元，連接設有傳感采集通道和信號通訊通道構成；其傳感采集通道為連接設置于中央控制單元I/O接口的由傳感器構成的傳感信號源通道；其信號通訊通道包括有以接口連接形式與中央控制單元連接設置的RS-485接口電路或RS-422接口電路和接口單元的二條外接信號傳輸電纜；信號傳輸電纜的傳感頭延伸側設有電源保持電路，和分別串接于電源保持電路兩輸入端、由中央控制單元指定指令控制腳控制的兩切換開關。
本實用新型設計提供的無供電電纜的傳感變送裝置，該技術方案在前端傳感部分通過增設中央處理單元和通訊接口電路，將傳感采集的模擬電信號直接轉換為具有極強抗干擾能力的數字信號后向外傳輸，克服了微弱的模擬信號無法適應遠距離傳輸的技術不足，保證了傳感測量的準確性和可靠性；在此技術基礎上，本技術方案巧妙將信號傳輸電纜同時設計作為供電線路，使其具有信號傳輸和提供電源的雙重功能，無論多復雜的傳感器應用二條傳輸線即可完成其對外傳輸，解決了現有技術遠距離傳輸需獨立設置供電電纜而帶來的一系列技術問題，從而保證了傳輸采集頭中各部件使用期不受供電的限制，因而大大拓寬了其測量應用范圍。
以下將結合附圖給出的具體構造實施例來詳細說明本實用新型的技術內容。
圖1為本實用新型的電路組成框圖圖2為一具體實施例的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的無供電電纜的傳感變送裝置包括有傳感采集頭和對外連接的傳輸電纜，其核心部分是采集傳感頭的結構構造。
該采集傳感頭是以單片機為中央控制單元，構成傳感信號的采集、信息轉換處理、通訊和供電控制的單片機控制系統，其電路組成構造為由8051系列單片機構成本裝置的中央控制單元MCU，通過其各功能接口端連接設有傳感采集通道1、信號傳輸通道2等各功能塊，中央控制單元MCU還可以選用其它型號的單片機。
連接于中央控制單元MCU一信號I/O口的傳感采集通道1，包括有感應并輸出傳感信號的傳感器E，經今信號放大器AV信號放大或整形，向中央控制單元MCU提供傳感采集信號。傳感器E作為信號源，其輸出的變送電信號可以是電流信號、電壓信號或頻率信號等等。
信號通訊通道2以通訊接口連接形式與中央控制單元MCU連接，它由RS-485通訊接口芯片和其接口端的外接信號傳輸電纜構成，如圖2所示，其兩條信號傳輸電纜LINE1、LINE2分別連接于RS-485通訊接口芯片的A端、B端，接口芯片的驅動器端DI與MCU的TXD連接，其接收器輸出端RO與MCU的RXD連接，其OE、RE端受MCU的一I/O接口腳控制連接，指令控制RS-485通訊接口芯片輸入或輸出工作。本通訊接口也可以由RS-422通訊接口芯片取代RS-485通訊接口芯片構成本信號通訊通道。
信號通訊電纜LINE1、LINE2的采集傳感頭的延伸側連接設有電源保持電路VDC，本電源保持電路VDC是由電解電容CD1和濾波電容C1構成，兩信號通訊電纜之間并聯有兩反接穩壓二極管DW1、DW2串接構成的保護電路；該電源保持電路VDC的兩輸入端分別串接切換開關K1、K2，構成了本采集傳感頭電源保持電路VDC的開關切換電路，由中央控制單元MCU所指定的指令控制腳P0.2、P0.3作為切換開關K1、K2的開斷控制端，切換開關K1、K2可以選用任何具有切換功能的電子開關器件或機械開關，如小型繼電器、固體繼電器、集成電路繼電器、三極管、可控硅、MOS管等，本實施例是以開關三極管具體構成其電路為例進行說明的。
本傳感變送裝置的工作過程是測量平臺端的儀器儀表由信號通訊電纜LINE1、LINE2向電源保持電路VDC供電，使中央控制單元MCU具有工作電源后復位初始化進入等待狀態，此時測量平臺端的儀器儀表中止供電，由兩條通訊電纜LINE1、LINE2作為數據傳輸的通訊線路使用，在通訊期間，當通訊電纜LINE1的信號電壓高于通訊電纜LINE2的信號電壓時，則由中央控制單元MCU的控制腳P0.2、P0.3輸出控制指令，使切換開關K1、K2導通，使電源保持電路VDC利用數據傳輸的同時由傳輸數據的正脈沖為自身的電容CD1充電，補充使其兩端始終具備系統的工作電壓；當通訊電纜LINE1的信號電壓低于通訊電纜LINE2的信號電壓時，則由中央控制單元MCU的控制腳P0.2、P0.3輸出控制指令，使切換開關K1、K2斷開，系統依靠電源保持電路VDC中電容CD1的存儲電壓繼續工作，并由下一數據正脈沖到來時不斷補充電容CD1的電容量消耗，反復如此來維持系統的正常工作。
權利要求1.一種包括有采集傳感頭和其外接信號傳輸電纜的無供電電纜的傳感變送裝置，其特征在于其采集傳感頭是以單片機構成的中央控制單元(MCU)，連接設有傳感采集通道和信號通訊通道構成；其傳感采集通道為連接設置于中央控制單元(MCU)I/O接口的由傳感器(E)構成的傳感信號源通道；其信號通訊通道包括有以接口連接形式設置于中央控制單元(MCU)的RS-485接口單元和接口單元的二條外接信號傳輸電纜(LINE1、LINE2)；信號傳輸電纜的傳感頭延伸側設有電源保持電路(VDC)，和分別串接于電源保持電路(VDC)兩輸入端、由中央控制單元指定指令控制腳控制的兩開關切換(K1、K2)。
2.根據權利要求1所述的無供電電纜的傳感變送裝置，其特征在于由RS-422接口芯片取代RS-485接口芯片。
3.根據權利要求1或2所述的無供電電纜的傳感變送裝置，其特征在于傳感采集通道中連接于傳感器(E)輸出端設有信號放大器(AV)。
4.根據權利要求1或2所述的無供電電纜的傳感變送裝置，其特征在于切換開關(K1、K2)為小型繼電器、固體繼電器、集成電路繼電器、三極管、可控硅或MOS管。
專利摘要本實用新型的設計目的在于解決變送信號遠距離傳輸附加相關電路與其供電線路設置所存在的矛盾，提供了一種無供電電纜的傳感變送裝置，本技術方案的主要技術特點內容是其采集傳感頭設置了單片機構成的中央控制單元和信號通訊通道，由RS－485接口電路或RS－422接口電路通過其二條外接信號傳輸電纜完成信號傳輸；信號傳輸電纜的傳感頭延伸側設有電源保持電路，電源保持電路的輸入端串接有受中央控制單元控制的兩開關切換。本技術利用同一信號傳輸電纜來完成信號傳輸和電路供電的雙重功效，具有遠距離傳輸抗干擾性強、準確性高、使用期不再受電源限制的技術特點。
文檔編號G08C19/00GK2726043SQ20042007037
公開日2005年9月14日 申請日期2004年8月18日 優先權日2004年8月18日
發明者楊毅 申請人:楊毅