一種自適應變送器電流平均值裝置及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變送器信號處理技術，尤其是一種自適應變送器電流平均值裝置 及控制方法。
【背景技術】
[0002] 在很多情況下，同一參數(shù)測量的結果需要使用多點測量值的平均值。當測量系統(tǒng) 的傳感器輸入通道數(shù)量不夠，特別是測量系統(tǒng)在設計之初是使用單個參數(shù)測量變送器進行 參數(shù)測量與變送，需要增加參數(shù)測量變送器的數(shù)量，改成使用多點測量值的平均值方案時， 測量系統(tǒng)將面臨需要重新設計的情況。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的是為多點測量值的平均值計算提供一種解決方案，即能夠自動判斷 計算多個變送器電流的平均值并輸出的裝置。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種自適應變送器電流平均值裝置，由 數(shù)字電位器電流平均值單元、單片機控制單元、電流平均值放大變送單元組成。
[0005] 所述數(shù)字電位器電流平均值單元包括條結構與參數(shù)相同的數(shù)字電位器分流支 路1一/?，/?為大于等于2的整數(shù)；每條數(shù)字電位器分流支路設有1個電流輸入端，每個電流 輸入端都可以接入1個變送器電流環(huán)路；所述數(shù)字電位器電流平均值單元還設有分流輸出 端。
[0006] 所述數(shù)字電位器電流平均值單元還包括電阻R0;電阻R0的兩端分別連接至分流 輸出端和公共地。
[0007] 設i為大于等于1、小于等于的整數(shù)，數(shù)字電位器分流支路i設有電流輸入端Ii 和取樣電壓輸出端Vi。
[0008] 所述數(shù)字電位器分流支路i由取樣電阻Ri、數(shù)字電位器Ui以及基準電阻RPi組 成；所述取樣電阻Ri串聯(lián)在輸入電流Ii回路中，其輸入電流Ii流出端連接至公共地；取樣 電阻Ri的輸入電流Ii流入端設為取樣電壓輸出端Vi;所述數(shù)字電位器Ui包括有1個可 調電阻RWi;所述可調電阻RWi與基準電阻RPi的串聯(lián)電路兩端分別連接至取樣電壓輸出 端Vi和分流輸出端；所述數(shù)字電位器Ui還包括有片選控制端CSi、時鐘信號輸入端SCK、數(shù) 據(jù)信號輸入端SI。
[0009] 所述單片機控制單元包括單片機最小系統(tǒng)，還包括個模擬信號輸入端A1-A/?、 個電平控制輸出端0UT1-OUT和SPI串行接口；所述SPI串行接口包括時鐘信號輸出 端CLK、數(shù)據(jù)信號輸出端SM0。
[0010] 所述數(shù)字電位器分流支路1 一的取樣電壓輸出端VI-V分別連接至單片機控 制單元的模擬信號輸入端A1-A/?;所述數(shù)字電位器分流支路1一的片選控制端CS1- CS/7分別連接至單片機控制單元的電平控制輸出端0UT1 -OUT/?;所述數(shù)字電位器U1 -U 的時鐘信號輸入端SCK并聯(lián)后連接至單片機控制單元中SPI串行接口的時鐘信號輸出端 CLK;所述數(shù)字電位器U1-U/7的數(shù)據(jù)信號輸入端SI并聯(lián)后連接至單片機控制單元中SPI串行接口的數(shù)據(jù)信號輸出端SIMO。
[0011] 所述電流平均值放大變送單元設有變送電流輸入端、變送電流返回端和平均值電 流變送輸出端；所述變送電流返回端連接至公共地；所述變送電流輸入端連接至數(shù)字電位 器電流平均值單元的分流輸出端；所述變送電流輸入端為虛地端。
[0012] 所述電流平均值放大變送單元由電流變送器和三極管V01、電容C01組成；所述電 流變送器為XTR115。
[0013] 所述數(shù)字電位器U1-U/?均選擇MCP41100。
[0014] 所述單片機控制單元的單片機選擇MSP430G2553,最多有5個電流輸入端。
[0015] 另外=一方面提供一種自適應變送器電流平均值裝置的控制方法，包括： 所述數(shù)字電位器U1-U/7均具有斷開電阻電路的關斷功能。
[0016] 設取樣電阻阻值為R，電流平均值放大變送單元的電流放大倍數(shù)為么數(shù)字電位器 U1-U/7的抽頭電阻值為RW0,輸入電流II一I在4一20mA范圍之內的數(shù)字電位器分流 支路數(shù)量為為大于等于1、小于等于的整數(shù)；所述數(shù)字電位器分流支路1 一 的電阻 參數(shù)滿足
【主權項】
1. 一種自適應變送器電流平均值裝置，其特征在于： 由數(shù)字電位器電流平均值單元、單片機控制單元、電流平均值放大變送單元組成； 所述數(shù)字電位器電流平均值單元包括條結構與參數(shù)相同的數(shù)字電位器分流支路1 一 /?，/?為大于等于2的整數(shù)；每條數(shù)字電位器分流支路設有1個電流輸入端，每個電流輸入端 都可以接入1個變送器電流環(huán)路；所述數(shù)字電位器電流平均值單元還設有分流輸出端； 所述數(shù)字電位器電流平均值單元還包括電阻RO;電阻RO的兩端分別連接至分流輸出 端和公共地； 設i為大于等于1、小于等于的整數(shù)，數(shù)字電位器分流支路i設有電流輸入端Ii和取 樣電壓輸出端Vi; 所述數(shù)字電位器分流支路i由取樣電阻Ri、數(shù)字電位器Ui以及基準電阻RPi組成；所 述取樣電阻Ri串聯(lián)在輸入電流Ii回路中，其輸入電流Ii流出端連接至公共地；取樣電阻 Ri的輸入電流Ii流入端設為取樣電壓輸出端Vi;所述數(shù)字電位器Ui包括有1個可調電阻 RWi;所述可調電阻RWi與基準電阻RPi的串聯(lián)電路兩端分別連接至取樣電壓輸出端Vi和 分流輸出端；所述數(shù)字電位器Ui還包括有片選控制端CSi、時鐘信號輸入端SCK、數(shù)據(jù)信號 輸入端SI; 所述單片機控制單元包括單片機最小系統(tǒng)，還包括《個模擬信號輸入端Al-A/7、/7個 電平控制輸出端OUTl-OUT/?和SPI串行接口；所述SPI串行接口包括時鐘信號輸出端 CLK、數(shù)據(jù)信號輸出端SMO; 所述數(shù)字電位器分流支路1 一《的取樣電壓輸出端Vl-V/7分別連接至單片機控制單 元的模擬信號輸入端Al-A/?;所述數(shù)字電位器分流支路1 一 /7的片選控制端CSl-CS/7分 別連接至單片機控制單元的電平控制輸出端OUTl-OUT/?;所述數(shù)字電位器Ul-U的時 鐘信號輸入端SCK并聯(lián)后連接至單片機控制單元中SPI串行接口的時鐘信號輸出端CLK; 所述數(shù)字電位器Ul-U/7的數(shù)據(jù)信號輸入端SI并聯(lián)后連接至單片機控制單元中SPI串行 接口的數(shù)據(jù)信號輸出端SMO; 所述電流平均值放大變送單元設有變送電流輸入端、變送電流返回端和平均值電流變 送輸出端；所述變送電流返回端連接至公共地；所述變送電流輸入端連接至數(shù)字電位器電 流平均值單元的分流輸出端；所述變送電流輸入端為虛地端。
2. 如權利要求1所述的自適應變送器電流平均值裝置，其特征在于：所述數(shù)字電位器 Ul-U/?均選擇MCP41100。
3. 如權利要求1所述的自適應變送器電流平均值裝置，其特征在于：所述單片機控制 單元的單片機選擇MSP430G2553。
4. 如權利要求3所述的自適應變送器電流平均值裝置，其特征在于：最多有5個電流 輸入端。
5. 如權利要求1所述的自適應變送器電流平均值裝置，其特征在于：所述電流平均值 放大變送單元由電流變送器和三極管V01、電容COl組成；所述電流變送器為XTR115。
6. 由權利要求1 一 5任一項所述裝置實現(xiàn)的自適應變送器電流平均值控制方法，其特 征在于： 所述數(shù)字電位器Ul-U/7均具有斷開電阻電路的關斷功能； 設取樣電阻阻值為R，電流平均值放大變送單元的電流放大倍數(shù)為么數(shù)字電位器Ul- Ufl的抽頭電阻值為RWO,輸入電流Il一I/?在4 一 20mA范圍之內的數(shù)字電位器分流支路數(shù) 量為為大于等于1、小于等于的整數(shù)；所述數(shù)字電位器分流支路1 一 的電阻參數(shù)滿 足
所述單片機控制單元的控制步驟是： A、 初始化，控制所有的數(shù)字電位器Ul-U/7斷開電阻電路； B、 啟動A/D轉換，獲取取樣電壓Vl-V/?值； C、 取樣電壓Vl-V/?值轉換為輸入電流Il一I值，轉換方法是，當數(shù)字電位器Ui被 斷開電阻電路時， Ii=ViZl; 當數(shù)字電位器Ui沒有被斷開電阻電路時， I* = (Vi-i.PllfK-P- " 丨. 丨 . D、 判別確定輸入電流Il一 1/7在4 一 20mA范圍之內的數(shù)字電位器分流支路，記其數(shù)量 為P ' E、 控制/7條輸入電流在4 一 20mA范圍之內的數(shù)字電位器分流支路中的數(shù)字電位器阻 值，使數(shù)字電位器分流支路的分流比例是控制U- /7)條輸入電流不在4 一 20mA 范圍之內的數(shù)字電位器分流支路中的數(shù)字電位器斷開電阻電路； F、 返回步驟B。
7.如權利要求6所述的自適應變送器電流平均值控制方法，其特征在于：所述取樣電 阻阻值R= 93. 75D。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應變送器電流平均值裝置，由數(shù)字電位器電流平均值單元、單片機控制單元、電流平均值放大變送單元組成，設有多個電流輸入端，一個平均值電流變送輸出端。所述裝置能夠判別各電流輸入端的輸入電流是否在4-20mA有效范圍之內，且將在有效范圍之內的的輸入端電流的平均值計算出來，并從平均值電流變送輸出端輸出，可以用在需要計算多個變送器電流的平均值并輸出的場合。
【IPC分類】G01R19-25
【公開號】CN104714084
【申請?zhí)枴緾N201510001154
【發(fā)明人】凌云, 孔玲爽, 袁川來, 李勇, 羅樹英
【申請人】湖南工業(yè)大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年1月5日