專利名稱：總線式壓力變送器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及物理量測量儀表，一種數(shù)字傳輸?shù)目偩€式壓力變送器。
背景技術(shù)：
模擬式壓力變送器通常包括傳感器和電路放大、電壓電流信號轉(zhuǎn)換兩部分，見圖2，采用4-20mA電流傳輸單一測量壓力值，信號傳輸是單向的，只能從變送器傳給顯示單元或其它模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換卡。對檢測到的壓力值經(jīng)過熱敏電阻網(wǎng)絡進行溫度補償，補償效果有限。使用過程中存在許多不便1、模擬式壓力變送器精度普遍較低，最高在0.2級；若考慮寬溫區(qū)，由于壓力傳感器溫度曲線的離散性很大，補償困難，精度普遍在1％FS左右。
2、對壓力值經(jīng)過熱敏電阻網(wǎng)絡進行溫度補償局限性大；3、模擬式壓力變送器與計算機控制部分無法直接連接，需經(jīng)過模擬數(shù)字卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。組網(wǎng)時布線多且亂，成本高且維護困難。
隨著大規(guī)模集成電路和網(wǎng)絡技術(shù)的逐漸成熟，數(shù)字式壓力變送器代替模擬式壓力變送器成為產(chǎn)品發(fā)展的必然。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種總線式壓力變送器，將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，利用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡化信號傳送、監(jiān)控和管理。
總線式壓力變送器，所用的電子元件集中在電路板上，其特征在于電路板上電路的連接關系是壓力傳感器、溫度傳感器分別連接各自的程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器并接入微處理器，微處理器有多個引腳分別接程控放大器和A/D轉(zhuǎn)換器以及恒流源，構(gòu)成轉(zhuǎn)換電路；微處理器的數(shù)字信號發(fā)送端、接收端、協(xié)議處理芯片、調(diào)制解調(diào)芯片與總線串接。
總線式變送器由于采用微處理器進行處理，靈活性大大增強，不僅可以通過軟件補償非線性，還可以通過溫度傳感器對壓力傳感器進行溫度補償。補償后壓力變送器精度，最高可達0.05級，寬溫區(qū)為0.2級。采用多種數(shù)字濾波方法還能防止現(xiàn)場可能出現(xiàn)的高頻干擾。本設計可根據(jù)用戶的技術(shù)要求，按各個行業(yè)的廠家規(guī)定編寫相應的軟件，能與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的壓力變送器產(chǎn)品在功能上實現(xiàn)互換，便于用戶選擇應用。通過編寫特定的功能塊軟件，還能針對特定的傳感器實現(xiàn)特殊的功能，如本總線壓力變送器的壓力、溫度等多參數(shù)輸出等。本設計的變送器信號傳輸是雙向的，計算機可以控制變送器的輸出，實現(xiàn)遠程標定調(diào)整等功能。


圖1是本設計總線式壓力變送器的電路框圖；圖2是已有技術(shù)壓力變送器的模擬電路框圖；具體實施方式
總線式壓力變送器，利用模擬式壓力變送器殼體，其特征在于溫度傳感器固定在壓力傳感器附近，與電路板一并置于殼體內(nèi)，見圖1；電路板上電路的連接關系是總線經(jīng)調(diào)制解調(diào)芯片處理后產(chǎn)生電壓源，分別引出連接除傳感器外的所有電子元件，提供給200μA的兩路恒流源11及其余電子元件所需的工作電壓；壓力傳感器1連接其程控放大器3、A/D轉(zhuǎn)換器5、接入微處理器7；溫度傳感器2連接其程控放大器4、A/D轉(zhuǎn)換器6、接入微處理器7；微處理器7有多個引腳分別接程控放大器3、4和A/D轉(zhuǎn)換器5、6，以及恒流源11，構(gòu)成轉(zhuǎn)換電路。微處理器7的數(shù)字信號發(fā)送、接收端連接協(xié)議處理芯片8、協(xié)議處理芯片8連接調(diào)制解調(diào)芯片9、調(diào)制解調(diào)芯片9連接總線10，可實現(xiàn)信號的雙向傳輸。
上述微處理器7是總線壓力變送器的中央處理單元，它的工作流程是上電后初始化、恒流源切換、A/D轉(zhuǎn)換、線性化、溫度補償、按用戶規(guī)定處理功能塊軟件、數(shù)據(jù)傳給dpc31芯片。同時還執(zhí)行相應的軟件程序，控制恒流源11、程控放大器3、4和16位A/D轉(zhuǎn)換器5、6及協(xié)議處理芯片8的運行。協(xié)議處理芯片8電路對數(shù)字化的微處理器7處理的測量值，按總線數(shù)據(jù)鏈路層進行數(shù)據(jù)包處理，調(diào)制解調(diào)芯片9電路將協(xié)議處理芯片8電路輸出數(shù)據(jù)調(diào)制為電流型號后，利用原有的一對兒供電總線10實時傳輸給總線計算機控制系統(tǒng)，既節(jié)省電纜、又抗干擾。協(xié)議處理電路8采用dpc31芯片，它完成PROFIBUS總線數(shù)據(jù)鏈路層的服務和協(xié)議規(guī)范，包括介質(zhì)存取方式和傳輸協(xié)議，傳輸步驟、循環(huán)和系統(tǒng)響應時間、出錯控制步驟、幀結(jié)構(gòu)、幀格式等。調(diào)制解調(diào)電路9采用通用的SIM1芯片，它將數(shù)字信號調(diào)制成±9mA電流脈沖疊加到電源環(huán)路總線10上。
權(quán)利要求1.總線式壓力變送器，所用的電子元件集中在電路板上，其特征在于電路板上電路的連接關系是壓力傳感器、溫度傳感器分別連接各自的程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器并接入微處理器，微處理器有多個引腳分別接程控放大器和A/D轉(zhuǎn)換器以及恒流源，構(gòu)成轉(zhuǎn)換電路；微處理器的數(shù)字信號發(fā)送端、接收端、協(xié)議處理芯片、調(diào)制解調(diào)芯片與總線串接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總線式壓力變送器，其特征在于溫度傳感器固定在壓力傳感器附近，與電路板一并置于殼體內(nèi)。
專利摘要總線式壓力變送器，其特征在于溫度傳感器與電路板固定在殼體內(nèi)；電路板上電路的連接關系是壓力傳感器、溫度傳感器分別連接各自的程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器并接入微處理器，微處理器有多個引腳分別接程控放大器和A/D轉(zhuǎn)換器以及恒流源，構(gòu)成轉(zhuǎn)換電路；微處理器的數(shù)字信號發(fā)送端、接收端、協(xié)議處理芯片、調(diào)制解調(diào)芯片與總線串接。該總線式變送器不僅可以通過軟件補償非線性，還可以通過溫度傳感器對壓力傳感器進行溫度補償，補償后精度最高可達0.05級，寬溫區(qū)為0.2級。采用多種數(shù)字濾波方法還能防止現(xiàn)場可能出現(xiàn)的高頻干擾。可根據(jù)用戶的技術(shù)要求編寫軟件、能與已有的壓力變送器產(chǎn)品實現(xiàn)功能互換。
文檔編號G01L19/04GK2800253SQ200520090729
公開日2006年7月26日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者張春曉, 張立, 徐丹輝, 方學民, 孔祥飛 申請人:沈陽儀表科學研究院