一種變送器的製造方法
2023-08-08 08:35:31
一種變送器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種變送器，包括：順次相連的傳感器、信號採集電路、微處理器電路、濾波電路以及壓流轉換電路，所述變送器還包括可實現HART協議信號和數位訊號相互轉換的信號轉換電路，其包括放大電路、比較電路以及信號發生電路。HART協議信號通過放大電路和比較電路轉換成處理器電路可處理的數位訊號，而處理器發出的數位訊號通過信號發生電路和壓流轉換電路轉換後變成4~20mA的電流信號。本發明的基於HART協議的變送器，利用一包括調製電路及解調電路的HART通信電路取代原本的高成本HART晶片，在實現HART晶片的基本功能的同時大大降低了生產成本，提高了本發明的變送器的競爭力。
【專利說明】一種變送器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種變送器，特別涉及一種基於HART協議的變送器。
【背景技術】
[0002] HART (Highway Addressable Remote Transducer)協議，即可尋址遠程傳感器高 速通道的開放通信協議，其具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，經過10多年的發展， 在國外已經十分成熟，並已成為全球智能儀表的工業標準。現有技術中，大多變送器在HART 通信方面均採用HART晶片，利用晶片來處理HART信號，而HART晶片一般價格較高，不利於 成本控制，在一些情況下，需要提供一種具有代替電路可代替HART晶片變送器，降低生產 成本。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了克服上述【背景技術】的缺陷，提供一種變送器。
[0004] 一種變送器，包括：順次相連的傳感器、信號採集電路、微處理器電路、濾波電路以 及壓流轉換電路，所述壓流轉換電路的輸出端連接一內部或外部顯示表頭，所述變送器還 包括可實現HART協議信號和數位訊號相互轉換的信號轉換電路；所述信號轉換電路包括； 放大電路，其用於將從外部控制系統接收到的HART協議信號進行放大； 比較電路，其用於將所述放大的HART協議信號轉換為微處理器電路可識別的數字信 號，所述微處理器電路根據所述比較電路輸出的數位訊號生產對應的控制信號；以及 信號發生電路，其用於將所述控制信號轉換為模擬信號後輸出到所述壓流轉換電路。
[0005] 進一步的，所述放大電路為微分運放電路。
[0006] 進一步的，所述比較電路為滯回比較器電路。
[0007] 進一步的，所述信號發生電路包括整流電阻和整流電容，所述整流電容一端連接 所述微處理器電路，另一端通過整流電阻與所述壓流轉換電路的輸入端連接。
[0008] 進一步的，所述信號發生電路輸出端還連接通過一電阻連接負電壓信號輸出端。
[0009] 進一步的，所述調製電路的濾波電路包括三個濾波電阻及三個濾波電容；所述三 個濾波電阻串聯兩端分別與信號採集電路、壓流轉換電路連接；每個濾波電阻的下電位端 均連有一接地濾波電容。
[0010] 進一步的，所述壓流轉換電路包括調製放大器、三極體以及電阻，所述第一放大器 正輸入端接信號發生電路輸出端，負輸入端接第第一轉換電阻後接地，輸出端通過第二轉 換電阻與三極體基極連接；所述三極體發射極通過第三轉換電阻接地，集電極連接外部控 制系統；所述第一運算放大器的負輸入端與輸出端之間接一反饋電容。
[0011] 本發明的變送器，利用一包括調製電路及解調電路的HART通信電路取代原本的 高成本HART晶片，在實現HART晶片的基本功能的同時大大降低了生產成本，提高了本發明 的變送器的競爭力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明一實施例中的構架原理圖。
[0013] 圖2為本發明一實施例中的調製電路圖。
[0014] 圖3為本發明一實施例中的解調電路圖。
【具體實施方式】
[0015] 為了讓本領域技術人員更了解本發明的技術方案，下面將結合附圖和具體實施例 對本發明的基於HART協議的變送器作進一步地描述。
[0016] 一種變送器，如圖1所示，包括： 傳感器1，對環境變量轉換成電信號。
[0017] 信號採集電路2,其用於讀取傳感器採集物理信號後轉換的電壓信號，並將採集的 模擬電壓信號轉換成數位訊號。
[0018] 微處理器電路3,其用於對信號採集電路產生的數位訊號以及外部控制系統的控 制信號進行處理。
[0019] 濾波電路4,其用於對波動的信號進行過濾，使之變得平穩。
[0020] 壓流轉換電路5,其用於將電壓信號轉換成電流信號。
[0021] 上述部件順次連接。
[0022] 其中，壓流轉換電路的輸出端連接一內部或外部顯示表頭以及外部控制系統。另 夕卜，本發明的變送器還包括可實現HART協議信號和數位訊號相互轉換的信號轉換電路6， 該信號轉換電路包括；放大電路61，其用於將從外部控制系統接收到的HART協議信號進行 放大。比較電路62,其用於將所述放大的HART協議信號轉換為微處理器電路可識別的數字 信號，所述微處理器電路根據所述比較電路輸出的數位訊號生產對應的控制信號。以及信 號發生電路63,其用於將所述控制信號轉換為模擬信號後輸出到所述壓流轉換電路。
[0023] 具體的，當外部控制系統的HART協議信號通過放大電路以及比較電路放大轉換 成微處理器電路可識別的數位訊號，微處理器電路對信號進行解析，並發送相應控制信號 至信號發生電路，被信號發生電路轉換成模擬信號。信號採集電路接收傳感器傳送的信息 後，並將採集的模擬電壓信號轉換成數位訊號，將信號傳送至微處理器電路，經微處理器電 路處理後交由濾波電路進行濾波。最後與信號發生電路發出的模擬信號均進入壓流轉換電 路，完成從電壓信號到電流信號的轉換，並被輸出至外部控制系統以及顯示表頭。
[0024] 具體的，放大電路輸出端連接比較電路輸入端後，比較電路輸出端連接所述微處 理器電路，如圖3所示。
[0025] 其中，在本實施例中，放大電路為微分運放電路，具體包括第二運算放大器A2、兩 個電阻R9、R10和兩個電容C6、C7。第二運算放大器A2的負輸入端順次連接放大電容C6、 第一放大電容R9和外部控制系統。第二運算放大器A2輸出端通過第二放大電容R10連接 到其負輸入端，通過第二解調電容C7連接到第一放大電容R9與放大電容C6之間的節點， 其正輸入端則接電源VCC。遵循HART協議的正弦波信號進入該電路後將被振幅將被放大。
[0026] 另外，比較電路則為滯回比較器電路，其作用在於調整電壓比較，由第三運算放大 器A3、三個電阻R11、R12、R13及電容C8組成。第三運算放大器A3負輸入端連接第二運算 放大器A2輸出端，輸出端通過第一比較電阻R11連接到微處理器電路，其正輸入端則通過 第二比較電阻R12接電源VCC。另外，第三比較電阻R13的兩端分別與第三運算放大器A3 輸出端的輸出端、正輸入端連接，比較電容C8與第三比較電阻R13並聯。經過解調放大電 路放大後的信號進入本比較電路後，進過整形、濾波，最後得到與輸入信號具有相同頻率的 方波信號，再傳送給微處理器電路進行處理。
[0027] 在優選實施例中，所述信號發生電路包括電阻R1和電容C1，如圖2所示。電容C1 一端連接所述微處理器電路，另一端連接電阻R1後與壓流轉換電路輸入端連接。微處理器 MCU將高低電平信號傳送到信號發生電路，經過電阻R1和電容C1後形成模擬信號。
[0028] 優選的，為了滿足三線制HART信號的傳輸，信號發生電路輸出端還連接通過電阻 R2連接負電壓輸出端。
[0029] 因為在實際環境中傳感器的信號較為不穩定，因此即使進入微處理器電路進行處 理之後所輸出的數位訊號也是相對不規則的，為了使輸出信號穩定準確，在微處理器輸出 傳感器信號之後還需要一個濾波電路進行進一步的濾波，其包括三個濾波電阻R6、R7、R8 及三個濾波電容C3、C4、C5 ;三個濾波電阻串聯兩端分別與信號採集電路、壓流轉換電路連 接；每個濾波電阻的下電位端均連有一接地濾波電容，形成一 RC濾波電路。
[0030] 另外，壓流轉換電路則包括第一運算放大器A1、三極體Q1以及電阻。第一運算放 大器A1正輸入端接信號發生電路輸出端，負輸入端接第一轉換電阻R3後接地，所述第一運 算放大器A1的負輸入端與輸出端之間接一反饋電容C2。另外，第一運算放大器輸出端通過 第二轉換電阻R4與三極體Q1基極連接；三極體Q1發射極通過第三轉換電阻R5接地，集電 極連接外部控制系統以及正電壓輸出端，實現電壓信號轉換電流信號，完成HART協議信號 的調製。
[0031] 上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施 方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下 作出各種變化。
【權利要求】
1. 一種變送器，包括：順次相連的傳感器、信號採集電路、微處理器電路、濾波電路以 及壓流轉換電路，所述壓流轉換電路的輸出端連接一內部或外部顯示表頭，所述變送器還 包括可實現HART協議信號和數位訊號相互轉換的信號轉換電路；其特徵在於，所述信號轉 換電路包括； 放大電路，其用於將從外部控制系統接收到的HART協議信號進行放大； 比較電路，其用於將所述放大的HART協議信號轉換為微處理器電路可識別的數字信 號，所述微處理器電路根據所述比較電路輸出的數位訊號生產對應的控制信號；以及 信號發生電路，其用於將所述控制信號轉換為模擬信號後輸出到所述壓流轉換電路。
2. 如權利要求1所述的變送器，其特徵在於：所述放大電路為微分運放電路。
3. 如權利要求1所述的變送器，其特徵在於：所述比較電路為滯回比較器電路。
4. 如權利要求1所述的變送器，其特徵在於：所述信號發生電路包括電阻和電容，所述 電容一端連接所述微處理器電路，另一端通過電阻與所述壓流轉換電路的輸入端連接。
5. 如權利要求4所述的變送器，其特徵在於：所述信號發生電路輸出端還連接通過一 電阻連接負電壓信號輸出端。
6. 如權利要求1所述的變送器，其特徵在於：所述濾波電路包括三個濾波電阻及三個 濾波電容；所述三個濾波電阻串聯兩端分別與信號採集電路、壓流轉換電路連接；每個濾 波電阻的下電位端均連有一接地濾波電容。
7. 如權利要求1所述的變送器，其特徵在於：所述壓流轉換電路包括調製放大器、三極 管以及電阻，所述第一放大器正輸入端接信號發生電路輸出端，負輸入端接第第一轉換電 阻後接地，輸出端通過第二轉換電阻與三極體基極連接；所述三極體發射極通過第三轉換 電阻接地，集電極連接外部控制系統；所述第一運算放大器的負輸入端與輸出端之間接一 反饋電容。
【文檔編號】H04L29/06GK104089633SQ201410295599
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】陳立新, 李平 申請人:惠州盛太克儀表有限公司