專利名稱：帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的can總線防爆節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用在CAN總線系統(tǒng)里的節(jié)點(diǎn)裝置，具體涉及一種帶傳感器 狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
目前，在CAN總線系統(tǒng)里的傳感器必須通過(guò)一個(gè)叫做節(jié)點(diǎn)的裝置把傳感器信號(hào)轉(zhuǎn) 換成CAN協(xié)議規(guī)定的信號(hào)，然后才能使得傳感器信號(hào)在CAN總線里傳輸?，F(xiàn)有技術(shù)的防爆 節(jié)點(diǎn)，尤其是處理脈沖信號(hào)的節(jié)點(diǎn)，其缺點(diǎn)在于，只有邏輯處理功能，只能判斷信號(hào)的高低 電平，不采樣信號(hào)的峰值電流，這樣就給判斷傳感器的故障造成了困難，只有采樣了傳感器 的峰值電流值，才可能在上位計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的傳感器峰值電流判斷當(dāng)時(shí)傳感器的工作狀 態(tài)是否正常。同時(shí)也無(wú)法對(duì)防爆節(jié)點(diǎn)本身的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，不能在遠(yuǎn)端對(duì)防爆節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)，可檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi) 部溫度和脈沖信號(hào)峰值電流，隨時(shí)了解傳感器的使用狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障傳感器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)， 其特征是，該節(jié)點(diǎn)包含安全隔離柵、與該安全隔離柵的輸出端電路連接的微控制器、與該微 控制器的輸出端電路連接的CAN通信控制器、與該CAN通信控制器的輸出端電路連接的CAN 收發(fā)器，以及與該微控制器的輸入端電路連接的溫度傳感器；上述的安全隔離柵的輸入端電路連接外接的傳感器；上述的CAN收發(fā)器的輸出端連接外接的CAN總線。上述的溫度傳感器設(shè)置在該帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部。上述的CAN總線上連接有設(shè)置在遠(yuǎn)端的上層計(jì)算機(jī)。上述的CAN通信控制器與CAN收發(fā)器之間還設(shè)有若干高速光電耦合器。節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能模塊初始化，微控制器通過(guò)安全隔離柵接收傳感器的信號(hào)，微控 制器將傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議規(guī)定的信號(hào)，將該信號(hào)發(fā)送至CAN通信控制器，其將數(shù) 據(jù)傳輸至CAN收發(fā)器，再由CAN收發(fā)器將傳感器的信息發(fā)送至CAN總線，上層計(jì)算機(jī)通過(guò) CAN總線接收傳感器的信息。使操作者可在遠(yuǎn)離傳感器的控制室實(shí)時(shí)監(jiān)控傳感器的工作狀 態(tài)。溫度傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的溫度，將信息傳輸至微控制器，微控制器將該溫度 信息轉(zhuǎn)化為CAN協(xié)議規(guī)定的信號(hào)發(fā)送給CAN通信控制器，CAN通信控制器將信號(hào)傳輸至CAN 收發(fā)器，CAN收發(fā)器將溫度信息發(fā)送上CAN總線，通過(guò)CAN總線，上層計(jì)算機(jī)接收節(jié)點(diǎn)的內(nèi) 部溫度，使操作者可在控制室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部溫度。微控制器在中斷時(shí)接收傳感器的峰值電流，依照上述的傳輸流程，將傳感器的峰 值電流通過(guò)CAN總線發(fā)送至上層計(jì)算機(jī)，使操作者可在控制室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控傳感器的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)有技術(shù)的CAN總線節(jié)點(diǎn)相 比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型設(shè)有溫度傳感器，用于采集節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部溫度，可將該溫度信號(hào) 通過(guò)CAN總線上傳給位于控制室的上位計(jì)算機(jī)，讓用戶可隨時(shí)在控制室內(nèi)檢測(cè)了解各個(gè)現(xiàn) 場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的工作環(huán)境溫度；本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)的微控制器可接收采集外接傳感器的峰值電流，將該峰值電流 信號(hào)通過(guò)CAN總線上傳至控制室，讓用戶可隨時(shí)通過(guò)傳感器的峰值電流了解傳感器的使用 狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障傳感器。

圖1為本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的電路模塊圖；圖2為本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)婚附圖，說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本實(shí)用新型說(shuō)明了一種帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)，該節(jié) 點(diǎn)包含安全隔離柵1、與該安全隔離柵1的輸出端電路連接的微控制器2、與該微控制器2 的輸出端電路連接的CAN通信控制器3、與該CAN通信控制器3的輸出端電路連接的CAN收 發(fā)器4。其中安全隔離柵1的輸入端電路連接外接的傳感器6，而CAN收發(fā)器4的輸出端連 接外接的CAN總線。本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)接收傳感器6的信 號(hào)，將傳感器6的信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議規(guī)定的信號(hào)，使得傳感器6的信號(hào)可以在CAN總線里 傳輸，再把傳感器6的信號(hào)輸入CAN總線。CAN總線中連接有設(shè)置在遠(yuǎn)端控制室內(nèi)的上位計(jì) 算機(jī)，傳感器6的信號(hào)可通過(guò)CAN總線傳輸至上位計(jì)算機(jī)，使操作者可在遠(yuǎn)端的控制室內(nèi)對(duì) 傳感器6進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)點(diǎn)裝置相比 的特征點(diǎn)在于，本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)還包含與微控制器2的輸入端電路連接的溫度傳感器5。 該溫度傳感器5設(shè)置在節(jié)點(diǎn)內(nèi)，采集節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部溫度，并傳輸至微控制器2，通過(guò)CAN總線將 節(jié)點(diǎn)的溫度信息傳輸至上位計(jì)算機(jī)，使操作者可在遠(yuǎn)端的控制室內(nèi)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的電路原理圖如圖2所示。本 實(shí)用新型中采用芯片89C51作為節(jié)點(diǎn)的微控制器2，該微控制器2中設(shè)有定時(shí)器，定時(shí)觸發(fā) 中斷，CAN通信控制器3采用PHILIPS公司的SJA1000芯片，CAN收發(fā)器4采用PHILIPS公 司的82C250芯片，溫度傳感器5的型號(hào)為TEMP121。由圖2可以看出帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的 CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的電路主要由五部分所構(gòu)成，芯片型號(hào)為89C51的微控制器2，芯片型號(hào) 為SJA1000的獨(dú)立CAN通信控制器3，芯片型號(hào)為82C250的CAN收發(fā)器4，型號(hào)為TEMP121 的數(shù)字式溫度傳感器5和高速光電耦合器6N137。兩個(gè)高速光電耦合器6N137電路連接在 CAN通信控制器3和CAN收發(fā)器4之間。微控制器2負(fù)責(zé)CAN通信控制器3的初始化，通過(guò)控制CAN通信控制器3實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)，CAN通信控制器3的AD0-AD7管腳連接到CAN收發(fā)器4的PO 口，/CS連接到CAN收發(fā)器4的P2. 0，P2. 0為0，上位計(jì)算機(jī)的片外存貯器地址可選中CAN通信控制器3。上位計(jì)算機(jī)通過(guò)這些地址可對(duì)CAN通信控制器3執(zhí)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作，CAN 通信控制器3的/RD、/WR、ALE分別與CAN收發(fā)器4的對(duì)應(yīng)引腳相連，/INT接CAN收發(fā)器4 的/INTO，CAN收發(fā)器4也可通過(guò)中斷方式訪問(wèn)CAN通信控制器3。為了增強(qiáng)本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，CAN 通信控制器3的TXO和RXO并不是直接與CAN收發(fā)器4的T)(D和RXD相連而是通過(guò)高速光 電耦合器6W37后與CAN收發(fā)器4相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣 隔離。其中，光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD必須完全隔離否則采用光耦也就 失去了意義，電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊或帶多5V隔離輸出的開(kāi)關(guān)電源 模塊實(shí)現(xiàn)，這些部分雖然增加了節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜但是卻提高了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。CAN收 發(fā)器4與CAN總線的接口部分也采用了 一定的安全和抗干擾措施，CAN收發(fā)器4的CANH和 CANL引腳各自通過(guò)一個(gè)5歐姆的電阻與CAN總線相連，該電阻可起到一定的限流作用，保護(hù) CAN收發(fā)器4免受過(guò)流的沖擊，CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)30P的小電容可以起到濾 除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力，另外在兩根CAN總線接入端與地之間分 別反接了一個(gè)保護(hù)二極管，當(dāng)CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，通過(guò)二極管的短路可起到一定 的過(guò)壓保護(hù)作用。CAN收發(fā)器4的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，大小可根據(jù)總線通訊速度適 當(dāng)調(diào)整一般在16K 140K之間，本實(shí)用新型中其阻值采用47K。溫度傳感器5的SPI接口聯(lián) 接微控制器2的P11、P12 I/O線，芯片使能腳連接微控制器2的/INT1，用中斷來(lái)測(cè)溫。本實(shí)用新型帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的運(yùn)作流程如下帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能模塊初始化，微控制器2通過(guò) 安全隔離柵1接收傳感器6的信號(hào)，微控制器2將傳感器6的信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議規(guī)定的 信號(hào)，使其可以在CAN總線中傳輸，并將該信號(hào)發(fā)送至CAN通信控制器3。CAN通信控制器3 準(zhǔn)備進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，其通過(guò)高速光電耦合器6W37將數(shù)據(jù)傳輸至CAN收發(fā)器4，再由CAN收 發(fā)器4將傳感器6的信息發(fā)送至CAN總線，上層計(jì)算機(jī)通過(guò)CAN總線接收傳感器6的信息。 節(jié)點(diǎn)裝置實(shí)時(shí)接收傳感器6的信息，處理后傳輸至上層計(jì)算機(jī)，使操作者可在遠(yuǎn)離傳感器6 的控制室實(shí)時(shí)監(jiān)控傳感器6的工作狀態(tài)。由微控制器2內(nèi)部的定時(shí)器觸發(fā)中斷，溫度傳感器5設(shè)置在帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的 CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)內(nèi)，在中斷發(fā)生時(shí)，溫度傳感器5探測(cè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的溫度，將節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部溫度 信息傳輸至微控制器2，微控制器2將該溫度信息轉(zhuǎn)化為CAN協(xié)議規(guī)定的信號(hào)發(fā)送給CAN通 信控制器3，CAN通信控制器3經(jīng)過(guò)兩個(gè)高速光電耦合器將信號(hào)傳輸至CAN收發(fā)器4，CAN收 發(fā)器4將溫度信息發(fā)送上CAN總線，通過(guò)CAN總線，在控制室內(nèi)的上層計(jì)算機(jī)接收節(jié)點(diǎn)的內(nèi) 部溫度，使操作者可在控制室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部溫度。同時(shí)，微控制器2在中斷時(shí)，接收傳感器6的峰值電流，依照上述的傳輸流程，將傳 感器6的峰值電流通過(guò)CAN總線發(fā)送至在控制室內(nèi)的上層計(jì)算機(jī)，使操作者可在控制室內(nèi) 實(shí)時(shí)監(jiān)控傳感器6的工作狀態(tài)。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于 本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求1.一種帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)，其特征在于，該節(jié)點(diǎn)包含安全隔離柵 (1)、與所述安全隔離柵(1)的輸出端電路連接的微控制器(2)、與所述微控制器(2)的輸出 端電路連接的CAN通信控制器(3)、與所述CAN通信控制器(3)的輸出端電路連接的CAN收 發(fā)器(4)，以及與所述微控制器(2)的輸入端電路連接的溫度傳感器(5)；所述的安全隔離柵(1)的輸入端電路連接外接的傳感器(6)；所述的CAN收發(fā)器(4)的輸出端連接外接的CAN總線。
2.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的溫 度傳感器(5)設(shè)置在該帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的 CAN總線上連接有設(shè)置在遠(yuǎn)端的上層計(jì)算機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的 CAN通信控制器(3)與CAN收發(fā)器(4)之間還設(shè)有若干高速光電耦合器。
專利摘要一種帶傳感器狀態(tài)監(jiān)視的CAN總線防爆脈沖信號(hào)節(jié)點(diǎn)，包含安全隔離柵、與安全隔離柵的輸出端電路連接的微控制器、與微控制器的輸出端電路連接的CAN通信控制器、與CAN通信控制器的輸出端電路連接的CAN收發(fā)器，以及與微控制器的輸入端電路連接的溫度傳感器；安全隔離柵的輸入端電路連接外接的傳感器；CAN收發(fā)器的輸出端連接外接的CAN總線。本實(shí)用新型設(shè)有溫度傳感器，用于采集節(jié)點(diǎn)內(nèi)部溫度，可將溫度信號(hào)通過(guò)CAN總線上傳給位于控制室的上位計(jì)算機(jī)，讓用戶隨時(shí)在控制室內(nèi)檢測(cè)了解各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的工作環(huán)境溫度；微控制器除了接收脈沖傳感器的脈沖信號(hào)，還在中斷發(fā)生時(shí)采集該傳感器的峰值電流，通過(guò)CAN總線上傳至控制室，使操作人員實(shí)時(shí)了解傳感器的工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201876724SQ20102063986
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者張擁民, 畢東杰, 王民 申請(qǐng)人:上海神開(kāi)石油化工裝備股份有限公司, 上海神開(kāi)石油科技有限公司, 上海神開(kāi)石油設(shè)備有限公司