變送器以及包含變送器的控制系統的製作方法
2023-04-29 07:19:01
專利名稱：變送器以及包含變送器的控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及自控電路技術領域，尤其涉及一種變送器以及包含變送器的控制系統。
背景技術：
可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)作為一種通用的控制器，具有可靠性強、開發周期短等優點。但是用作稱重控制器使用時，存在以下缺陷(I)模擬稱重傳感器的使用需要非常穩定的共橋電壓，並且反饋回來的電壓信號是毫伏級的，不能直接接入PLC。(2)現有秤體使用的是2線制接近開關，如果直接接入PLC的高速脈衝輸入點，存在反向漏電流，造成丟脈衝，並且頻率越高越嚴重。(3)測速傳感器如果斷線，需要在PLC上顯示報警。
PLC連接稱重傳感器，西門子等大公司是開發專用的稱重模塊，價格很高，並且是通過系統總線聯結至CPU模塊，總線協議不公開，不具有通用性。現有ー些廠家的儀表採用安裝兩支測速傳感器的方法檢測主測速是否斷線，増加了廣品的製造成本。
發明內容
本發明的目的在於提供一種變送器，通過本變送器，很好的將稱重傳感器信號通過PLC的模擬量輸入通道採集到PLC內，並且解決了測速傳感器由於存在反向漏電流而造成脈衝丟失的問題。為達此目的，本發明採用以下技術方案一種變送器，包括電源單元、電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元；其中電源單元分別與電壓調製單元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接，稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接；所述電源単元，用於向電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元供電；所述電壓調製單元，用於調製出穩定的供橋電壓並提供給稱重傳感器；所述稱重信號放大單元，用於連接稱重傳感器，放大稱重傳感器反饋的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器和電壓電流轉換單元；所述電壓電流轉換單元，用於將經稱重信號放大單元放大後的電壓信號轉換為電流信號並輸出至可編程邏輯控制器。所述電源單元包括直流電源、濾波電路和電源變換模塊；直流電源經過濾波後，通過電源變換模塊轉換成正負電源，再經過濾波後用於向電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元供電。所述電壓調製單元包括電壓基準晶片、第一運算放大器和三極體；電壓基準晶片提供穩定的第一基準電壓，輸入到第一運算放大器的同相端；第一運算放大器的反相端與三極體的發射極連接，接收反饋電壓；當所述反饋電壓高於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓減小；當所述反饋電壓低於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓増大。所述變送器還包括測速信號調製單元和斷線報警単元；測速信號調製單元和斷線報警單元分別和電源單元連接；所述測速信號調製單元，用於連接測速傳感器，利用測速傳感器關斷時的反向漏 電流調製出標準電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器；所述斷線報警單元，用於連接測速傳感器，利用測速傳感器關斷時的反向漏電流調製出判斷測速傳感器是否斷線的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器。測速信號調製單元通過穩壓管調製出測速傳感器所需的額定電壓；通過分壓電阻得到第二基準電壓，輸入到第二運算放大器的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到第二運算放大器的反相端；當測速傳感器反饋的電壓大於所述第二基準電壓時，第二運算放大器向可編程邏輯控制器輸出高電平；當測速傳感器反饋的電壓小於所述第二基準電壓時，第二運算放大器向可編程邏輯控制器輸出低電平。斷線報警単元通過標準電阻調製出第三基準電壓，輸入到第三運算放大器的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到第三運算放大器的反相端；當測速傳感器反饋的電壓小於所述第三基準電壓時，第三運算放大器向可編程邏輯控制器輸出斷線報警信號。所述第二基準電壓大於測速傳感器的關斷電壓並且小於測速傳感器的導通電壓；所述第三基準電壓小於測速傳感器的關斷電壓。ー種包含變送器的控制系統，包括稱重傳感器、變送器和可編程邏輯控制器；所述變送器包括電源單元、電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元；其中電源單元分別與電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接，稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接；所述電壓調製單元和稱重信號放大單元分別與稱重傳感器連接，稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元分別與可編程邏輯控制器連接；所述電源単元，用於向電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元供電；所述電壓調製單元，用於調製出穩定的供橋電壓並提供給稱重傳感器；所述稱重信號放大單元，用於放大稱重傳感器反饋的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器；所述電壓電流轉換單元，用於將經稱重信號放大單元放大後的電壓信號轉換為電流信號並輸出至可編程邏輯控制器；所述稱重傳感器，用於向變送器中的稱重信號放大單元反饋電壓信號；所述可編程邏輯控制器，用於接收來自變送器中稱重信號放大單元的電壓信號和電壓電流轉換單元的電流信號。所述控制系統還包括測速傳感器，所述變送器還包括測速信號調製單元和斷線報
警單元；
所述測速信號調製單元和斷線報警単元分別與電源単元、測速傳感器和可編程邏輯控制器連接；所述測速傳感器，用於向變送器中的測速信號調製單元和斷線報警単元反饋電壓信號；所述測速信號調製單元，利用測速傳感器關斷時的漏電流調製出標準電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器；所述斷線報警單元，利用測速傳感器關斷時的漏電流調製出判斷測速傳感器是否斷線的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器。通過本變送器，很好的將稱重傳感器信號通過PLC的模擬量輸入通道採集到PLC內。與採用PLC專用模塊相比，大幅降低產品成本。解決了測速傳感器由於存在反向漏電流而丟脈衝的問題。將測速傳感器連接至本變送器，通過放大後接入PLC，使接收穩定，抗幹擾能力增強。増加了測速傳感器斷線報警功能，通過測速傳感器的反向漏電流判 定是否斷線，節省了一支測速傳感器，降低了系統成本。
圖I是本發明具體實施方式
I提供的變送器的結構示意圖。圖2是本發明具體實施方式
I中電源單元的電路結構圖。圖3是本發明具體實施方式
I中電壓調製單元的電路結構圖。圖4是本發明具體實施方式
I中稱重信號放大單元的電路結構圖。圖5是本發明具體實施方式
I中電壓電流轉換單元104的電路結構圖。圖6為本發明具體實施方式
I提供的變送器應用於稱重傳感控制系統時的系統結構示意圖。圖7為本發明具體實施方式
2提供的變送器的結構示意圖。圖8為本發明具體實施方式
2中測速信號調製單元和斷線報警単元的電路結構圖。圖9為本發明具體實施方式
2提供的變送器應用於稱重和測速傳感控制系統時的系統結構不意圖。
具體實施例方式下面結合附圖並通過具體實施方式
來進ー步說明本發明的技術方案。圖I是本發明具體實施方式
I提供的變送器的結構示意圖。該變送器包括電源單元101、電壓調製単元102、稱重信號放大單元103和電壓電流轉換單元104 ;其中電源單元101分別與電壓調製単元102、稱重信號放大單元103和電壓電流轉換單元104連接，稱重信號放大單元103和電壓電流轉換單元104連接。所述電源單元101，用於向電壓調製單元102、稱重信號放大單元103和電壓電流轉換單元104供電。電源單元101包括直流電源、濾波電路和電源變換模塊；直流電源經過濾波後，通過電源變換模塊轉換成正負電源，再經過濾波後用於向電壓調製単元102、稱重信號放大單元103和電壓電流轉換單元104供電。圖2為本發明具體實施方式
I中電源單元101的電路結構圖。輸入+24V和-24V直流電源，經過由C1、C2、L1、L2組成的濾波電路後輸入電源變換模塊POWERl，變換為+15V和-15V的直流電源，再經過由C4、C5、C6、C7組成的濾波電路後向電壓調製單元102、稱重信號放大單元103和電壓電流轉換單元104供電。所述電壓調製單元102，用於調製出穩定的供橋電壓並提供給稱重傳感器。電壓調製単元包括電壓基準晶片、第一運算放大器和三極體；電壓基準晶片提供穩定的第一基準電壓，輸入到第一運算放大器的同相端；第一運算放大器的反相端與三極體的發射極連接，接收反饋電壓；當所述反饋電壓高於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓減小；當所述反饋電壓低於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓増大。圖3是本發明具體實施方式
I中電壓調製単元102的電路結構圖。採用電壓基準晶片Ul和所述第一運算放大器U2調製出穩定的直流供橋電壓。電壓基準晶片Ul用於提供穩定的所述第一基準電壓，輸入到第一運算放大器U2的同相端；反相端通過反饋電阻R2與三極體Ql的發射極連接，接收反饋電壓；輸出端與三極體的基極連接。當反饋電壓高於 所述第一基準電壓吋，第一運算放大器U2的輸出電壓減小，反饋電壓也相應隨之減小，當反饋電壓小於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓增加。通過與三極體Ql組成的閉環系統，保證了輸出直流供橋電壓的穩定。所述稱重信號放大單元，用於連接稱重傳感器，放大稱重傳感器反饋的電壓信號並輸出至PLC。稱重信號放大單元接收稱重傳感器反饋的電壓信號，稱重傳感器反饋的是毫伏級的電壓信號，不能直接接入PLC的模擬量輸入模塊，需要放大為0-10V的標準電壓信號。圖4是本發明具體實施方式
I中稱重信號放大單元103的電路結構圖。圖中X2為傳感器接入端子，SIG+和SIG-用於接收稱重傳感器反饋的電壓信號，SPEED+和SPEED-可用於接收測速傳感器反饋的電壓信號。稱重傳感器反饋的電壓信號，經過由兩個運算放大器U3、U4組成的放大電路放大為0-10V的標準電壓信號，通過電位器R31調節輸出電壓的大小。稱重信號放大單元可連接10mv/V、20mv/V和30mv/V的稱重傳感器，通過控制S1、S2的打開和閉合的來選擇與不同的稱重傳感器配合使用。所述電壓電流轉換單元104，用於將經稱重信號放大單元放大後的電壓信號轉換為電流信號並輸出至PLC。圖5是本發明具體實施方式
I中電壓電流轉換單元104的電路結構圖。圖中WEIGHT+為稱重信號放大單元103輸出的放大後的電壓信號，轉換後的電流為0-20mA或者4-20mA。當S3閉合、S4打開時，輸出的電流為0_20mA，；當S3打開、S4閉合時，輸出的電流為4-20mA。圖6為本發明具體實施方式
I提供的變送器應用於稱重傳感控制系統時的系統結構示意圖。如圖所示，變送器內部，電源單元分別與電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接，提供穩定的+15V和-15V直流電源。電壓調製單元連接稱重傳感器，向其提供穩定的直流供橋電壓。稱重傳感器與稱重信號放大單元連接，將毫伏級的反饋電壓信號輸出至稱重信號放大單元。稱重信號放大單元將稱重傳感器反饋的電壓信號放大成0-10V的標準電壓信號。稱重信號放大單元，分別與電壓電流轉換單元和PLC連接，將放大後的標準電壓信號分別輸出至電壓電流轉換單元和PLC。電壓電流轉換單元與PLC連接，將接收的標準電壓信號轉換為標準電流信號並輸出至PLC。圖7為本發明具體實施方式
2提供的變送器的結構示意圖。該變送器與具體實施方式
I中的變送器的區別在於，還包括測速信號調製單元705和斷線報警単元706。所述測速信號調製單元705和斷線報警單元706分別與電源單元701連接，由電源單元701供電。測速信號調製單元705，用於連接測速傳感器，利用測速傳感器關斷時的反向漏電流調製出標準電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器測速信號調製單元705通過穩壓管調製出測速傳感器所需的額定電壓；通過分壓電阻得到第二基準電壓，輸入到第二運算放大器的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到第二運算放大器的反相端；當測速傳感器反饋的電壓大於所述第二基準電壓時，第二運算放大器向PLC輸出高電平；當測速傳感器反饋的電壓小於所述第二基準電壓時，第二運算放大器向PLC輸出低電平。斷線報警単元706，用於連接測速傳感器，利用測速傳感器關斷時的反向漏電流調製出判斷測速傳感器是否斷線的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器。斷線報警単元706通過標準電阻調製出第三基準電壓，輸入到第三運算放大器的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到第三運算放大器的反相端；當測速傳感器反饋的電壓小於所述第三基準電壓時，第三運算放大器向可編程邏輯控制器輸出斷線報警信號。如圖8所示，圖8為本發明具體實施方式
2中測速信號調製單元和斷線報警単元的電路結構示意圖，採用穩壓管Vl調製出測速傳感器所需的額定電壓，用電阻R15、R16分壓得到所述第二基準電壓，所述第二基準電壓大於測速傳感器的關斷電壓並且小於測速傳感器的導通電壓。所述第二基準電壓輸入到所述第二運算放大器U5的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到所述第二運算放大器U6的反相端。測速傳感器反饋的電壓與所述第二基準電壓比較，當測速傳感器反饋的電壓大於第二基準電壓時，第二運算放大器U5向PLC輸出高電平，當測速傳感器反饋的電壓小於第ニ基準電壓時，第二運算放大器U5向PLC輸出低電平。利用測速傳感器的反向漏電流，通過標準電阻R34，調製出所述第三基準電壓，所述第三基準電壓小於測速傳感器的關斷電壓。所述第三基準電壓輸入到所述第三運算放大器U6的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到所述第三運算放大器U6的反相端。測速傳感器反饋的電壓與第三基準電壓進行比較，當測速傳感器反饋的電壓小於所述第三基準電壓時，第三運算放大器U6向PLC輸出斷線報警信號。圖9為本發明具體實施方式
2提供的變送器應用於稱重和測速傳感控制系統時的系統結構示意圖。如圖所示，變送器內部，電源單元分別與電壓調製単元、稱重信號放大單元、電壓電流轉換單元、測速信號調製單元和斷線報警單元連接，提供穩定的+15V和-15V直流電源。電壓調製單元連接稱重傳感器，向其提供穩定的直流供橋電壓。稱重傳感器與稱重信號放大單元連接，將毫伏級的反饋電壓信號輸出至稱重信號放大單元。稱重信號放大單元將稱重傳感器反饋的電壓信號放大成0-10V的標準電壓信號。稱重信號放大單元，分別與電壓電流轉換單元和PLC連接，將放大後的標準電壓信號分別輸出至電壓電流轉換単元和PLC。電壓電流轉換單元與PLC連接，將接收的標準電壓信號轉換為標準電流信號並輸出至PLC。測速信號調製單元和斷線報警単元分別與測速傳感器連接，接收測速傳感器反饋的電壓信號。利用測速傳感器關斷時的漏電流，測速信號調製單元調製出標準電壓信號並輸出至PLC，斷線報警單元調製出判斷測速傳感器是否斷線的電壓信號並輸出至PLC。採用本發明的技術方案，很好的將稱重傳感器信號通過PLC的模擬量輸入通道採集到PLC內。與採用PLC專用模塊相比，大幅降低產品成本。解決了測速傳感器由於存在反向漏電流而丟脈衝的問題。將測速傳感器連接至本變送器，通過放大後接入PLC，使接收穩定，抗幹擾能力增強。増加了測速傳感器斷線報警功能，通過測速傳感器的反向漏電流判 定是否斷線，節省了一支測速傳感器，降低了系統成本。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種變送器，其特徵在於包括電源單元、電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元；其中電源單元分別與電壓調製單元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接，稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接； 所述電源単元，用於向電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元供電； 所述電壓調製單元，用於調製出穩定的供橋電壓並提供給稱重傳感器； 所述稱重信號放大單元，用於連接稱重傳感器，放大稱重傳感器反饋的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器和電 壓電流轉換單元； 所述電壓電流轉換單元，用於將經稱重信號放大單元放大後的電壓信號轉換為電流信號並輸出至可編程邏輯控制器。
2.根據權利要求I所述的變送器，其特徵在於，所述電源単元包括直流電源、濾波電路和電源變換模塊；直流電源經過濾波後，通過電源變換模塊轉換成正負電源，再經過濾波後用於向電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元供電。
3.根據權利要求I或2所述的變送器，其特徵在於，所述電壓調製單元包括電壓基準晶片、第一運算放大器和三極體；電壓基準晶片提供穩定的第一基準電壓，輸入到第一運算放大器的同相端；第一運算放大器的反相端與三極體的發射極連接，接收反饋電壓； 當所述反饋電壓高於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓減小；當所述反饋電壓低於所述第一基準電壓時，第一運算放大器的輸出電壓増大。
4.根據權利要求3所述的變送器，其特徵在於，還包括測速信號調製單元和斷線報警単元；測速信號調製單元和斷線報警単元分別和電源單元連接； 所述測速信號調製單元，用於連接測速傳感器，利用測速傳感器關斷時的反向漏電流調製出標準電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器； 所述斷線報警單元，用於連接測速傳感器，利用測速傳感器關斷時的反向漏電流調製出判斷測速傳感器是否斷線的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器。
5.根據權利要求4所述的變送器，其特徵在幹，測速信號調製單元通過穩壓管調製出測速傳感器所需的額定電壓；通過分壓電阻得到第二基準電壓，輸入到第二運算放大器的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到第二運算放大器的反相端； 當測速傳感器反饋的電壓大於所述第二基準電壓時，第二運算放大器向可編程邏輯控制器輸出高電平；當測速傳感器反饋的電壓小於所述第二基準電壓時，第二運算放大器向可編程邏輯控制器輸出低電平。
6.根據權利要求5所述的變送器，其特徵在幹，斷線報警単元通過標準電阻調製出第三基準電壓，輸入到第三運算放大器的同相端，測速傳感器反饋的電壓輸入到第三運算放大器的反相端； 當測速傳感器反饋的電壓小於所述第三基準電壓時，第三運算放大器向可編程邏輯控制器輸出斷線報警信號。
7.根據權利要求6所述的變送器，其特徵在於，所述第二基準電壓大於測速傳感器的關斷電壓並且小於測速傳感器的導通電壓；所述第三基準電壓小於測速傳感器的關斷電壓。
8.ー種包含變送器的控制系統，其特徵在於，包括稱重傳感器、變送器和可編程邏輯控制器；所述變送器包括電源單元、電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元；其中電源單元分別與電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接，稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元連接；所述電壓調製單元和稱重信號放大單元分別與稱重傳感器連接，稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元分別與可編程邏輯控制器連接；所述電源単元，用於向電壓調製単元、稱重信號放大單元和電壓電流轉換單元供電； 所述電壓調製單元，用於調製出穩定的供橋電壓並提供給稱重傳感器； 所述稱重信號放大單元，用於放大稱重傳感器反饋的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器； 所述電壓電流轉換單元，用於將經稱重信號放大單元放大後的電壓信號轉換為電流信 號並輸出至可編程邏輯控制器； 所述稱重傳感器，用於向變送器中的稱重信號放大單元反饋電壓信號； 所述可編程邏輯控制器，用於接收來自變送器中稱重信號放大單元的電壓信號和電壓電流轉換單元的電流信號。
9.根據權利要求8所述的包含變送器的控制系統，其特徵在於，所述控制系統還包括測速傳感器，所述變送器還包括測速信號調製單元和斷線報警単元； 所述測速信號調製單元和斷線報警単元分別與電源単元、測速傳感器和可編程邏輯控制器連接； 所述測速傳感器，用於向變送器中的測速信號調製單元和斷線報警単元反饋電壓信號；所述測速信號調製單元，利用測速傳感器關斷時的漏電流調製出標準電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器；所述斷線報警單元，利用測速傳感器關斷時的漏電流調製出判斷測速傳感器是否斷線的電壓信號並輸出至可編程邏輯控制器。
全文摘要
本發明公開了一種變送器以及包含變送器的控制系統，變送器包括電源單元、電壓調製單元、稱重信號放大單元、電壓電流轉換單元、測速信號調製單元和斷線報警單元。使用本變送器，能夠將稱重傳感器信號通過PLC的模擬量輸入通道採集到PLC內，並且解決了測速傳感器由於存在反向漏電流而丟脈衝的問題。還增加了測速傳感器斷線報警功能，降低了系統成本。
文檔編號G01G23/00GK102645263SQ20121012016
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者王東壯 申請人:承德承信自動化工程有限公司