專利名稱：傳感器信號變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量、控制信號的傳輸變換裝置。
傳感器或探測器信號的接收、轉(zhuǎn)換和發(fā)送裝置(也稱編碼底座)是分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)尤其是用于總線制的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)或總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要組成部分。通常，已有的編碼底座將接收到的傳感器信號保持不變地回送到總線上，傳輸?shù)氖敲}沖信號。因此存在信號的抗干擾能力差，傳輸距離短，常常引起誤報和漏報等不足。同時，對開關(guān)量傳感器和模擬量傳感器將有不同的編碼底座。
本實用新型的目的在于提供一種將接收到的電壓信號經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換器，以頻率方式回送，并將頻率信號變成一對正負完全對稱的信號，使控制器接收時能檢測這對信號的差，實現(xiàn)模擬量信號和開關(guān)量信號統(tǒng)一的傳感器信號變換裝置。
本實用新型設(shè)有按照總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號而輸出表征地址碼的數(shù)字信號的整形放大電路U1，整形放大電路U1的輸入端外接總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號輸出端；按照地址碼的數(shù)字信號和設(shè)定地址而輸出表征當?shù)刂费矙z信號與設(shè)定地址一致的正向脈沖的編譯碼器，編譯碼器的輸入端接整形放大電路U1的表征地址碼的數(shù)字信號輸出端；按照正向脈沖信號而輸出展寬放大信號的整形放大電路U3，整形放大電路U3的輸入端接編譯碼器的正向脈沖輸出端；按照整形放大電路U3的展寬放大信號而輸出兩個脈沖電源信號的時序控制電路，時序控制電路的輸入端接整形放大電路U3的展寬放大信號輸出端；按照時序控制電路的一個脈沖電源信號和傳感器電壓信號而輸出頻率信號的壓頻轉(zhuǎn)換器，壓頻轉(zhuǎn)換器的輸入端分別接時序控制電路的一個脈沖電源信號輸出端和傳感器的電壓信號輸出端；按照整形放大電路U3輸出的脈沖控制信號、時序控制電路的一個脈沖電源信號和壓頻轉(zhuǎn)換器輸出的頻率信號而輸出差分信號的差分輸出電路，差分輸出電路的輸入端分別接整形放大電路U3的展寬放大信號輸出端、時序控制電路的一個脈沖電源信號輸出端和壓頻轉(zhuǎn)換器的頻率信號輸出端，差分輸出電路的輸出端接總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號輸出端。
與傳統(tǒng)的編碼底座相比，本實用新型由于采用連續(xù)巡檢，可得到隨傳感器電壓變化而變化的連續(xù)的頻率信號，即模擬信號，其適用范圍寬，通用性強，可配接不同領(lǐng)域的電壓傳感器使用。另外，由于采用時序控制電路，可使裝置的功耗降至最小，時序誤差為零。同時，由于采用差分式的頻率傳輸，大大提高了信號的可靠性，減少誤報和漏報現(xiàn)象。由此可見，本實用新型是用于總線制的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)或總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要裝置。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實用新型的電路原理圖。
如圖1所示，本實用新型由整形放大電路U1、U3以及編譯碼器U2、時序控制電路N1、壓頻轉(zhuǎn)換器U4和差分輸出電路U5等組成，總線通過整形放大電路U1和編譯碼器U2相連，U2的輸出端通過整形放大電路U3接時序控制電路N1和差分輸出電路U5，時序控制電路N1提供的兩個脈沖電源信號C-POWER(24V)和C-VCC(5V)分別連接壓頻轉(zhuǎn)換器U4和差分輸出電路U5，提供工作時的電壓，差分輸出電路U5的輸出端掛接在總線上。本實用新型的工作是由控制機發(fā)出地址巡檢信號后完成的，參見圖2，整形放大電路U1由運算放大器IC1、反相器IC2F組成，總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號是雙極性差分的地址信號，由IC1的2、3腳輸入，經(jīng)IC1的放大，由1腳輸出負向數(shù)字脈沖信號，再經(jīng)IC2F整形反相，由IC2F12腳輸出表征地址碼的正向數(shù)字信號。編譯碼器U2由8位地址譯碼器IC3、8位DIP開關(guān)S1和排組P3等組成，U1的數(shù)字地址信號輸出至IC39腳，IC3的A2～A9端口接S1、P3，當與DIP開關(guān)S1設(shè)定的地址相符時，譯碼器IC311腳輸出寬度約為1ms的正向脈沖信號(OP信號)。整形放大電路U3由5位反相器IC2A、IC2D、IC2E、IC2B、IC2C等組成，主要完成對編譯碼器輸出的正向脈沖信號的整形及展寬，從IC311腳輸出的正向脈沖信號經(jīng)IC2A、IC2D兩次反相和積分電路R4、C3、D4的延時、整形作用后在IC2D8腳輸出一個寬度大于16ms的正脈沖信號。另外，IC2F12腳輸出的負向數(shù)字脈沖信號同時送至積分電路R5、C4、D1，變換成為一個尖脈沖，經(jīng)IC2E、IC2B、IC2C以及16ms正脈沖同時作用，在IC2C的6腳輸出一個寬度大于6ms的正脈沖信號(OE信號)。此信號一路送給時序控制電路N1的輸入端，另一路送給差分輸出電路U5的使能端。時序控制電路N1由三極管電子開關(guān)Q1、Q2、Q3組成，由于OE信號的作用，Q1的基極處于高電位，使得Q1、Q2、Q3導(dǎo)通，在Q3的e極和c極上產(chǎn)生脈沖電源信號C-POWER和C-VCC，并分別接至壓頻轉(zhuǎn)換器U2和差分輸出電路U5，C-POWER驅(qū)動壓頻轉(zhuǎn)換器U4工作。壓頻轉(zhuǎn)換器U4由IC4、插座P2等組成，當傳感器電壓信號經(jīng)插座P2從IC45腳輸入時，3腳輸出頻率信號，并送至差分輸出電路U5。差分輸出電路U5為RS-422總線驅(qū)動器IC5，供電電壓為+5V，1腳為頻率信號輸入端，在C-VCC脈沖電源信號和OE信號驅(qū)動下，將頻率信號轉(zhuǎn)換為正負對稱的雙極性(差分)信號DATA±回送到總線上，是RS-422總線傳輸?shù)臉藴史绞?，IC5的4腳為使能端，高電平允許發(fā)送。脈沖信號OP過后，C-POWER和C-VCC脈沖電源信號消失，時序控制電路、壓頻轉(zhuǎn)換器和差分輸出電路停止工作，使整個裝置的功耗降至最小。
若整形放大電路U1接收到的地址信號與8位DIP開關(guān)S1設(shè)定值不相符時，編譯碼器的IC311腳就沒有脈沖輸出，則無法產(chǎn)生C-POWER和C-VCC脈沖電源信號，此時本實用新型不工作，傳感器的狀態(tài)不能回送，這樣就保證了總線上每一刻只有單個變換器信號回送，保證其唯一性。
由于采用一個三極管Q3的兩端產(chǎn)生控制信號，因此時序誤差為零。
權(quán)利要求1.傳感器信號變換裝置，其特征在于設(shè)有1)按照總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號而輸出表征地址碼的數(shù)字信號的整形放大電路U1，整形放大電路U1的輸入端外接總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號輸出端；2)按照地址碼的數(shù)字信號和設(shè)定地址而輸出表征當?shù)刂费矙z信號與設(shè)定地址一致的正向脈沖的編譯碼器，編譯碼器的輸入端接整形放大電路U1的表征地址碼的數(shù)字信號輸出端；3)按照正向脈沖信號而輸出展寬放大信號的整形放大電路U3，整形放大電路U3的輸入端接編譯碼器的正向脈沖輸出端；4)按照整形放大電路U3的展寬放大信號而輸出兩個脈沖電源信號的時序控制電路，時序控制電路的輸入端接整形放大電路U3的展寬放大信號輸出端；5)按照時序控制電路的一個脈沖電源信號和傳感器電壓信號而輸出頻率信號的壓頻轉(zhuǎn)換器，壓頻轉(zhuǎn)換器的輸入端分別接時序控制電路的一個脈沖電源信號輸出端和傳感器的電壓信號輸出端；6)按照整形放大電路U3輸出的脈沖控制信號、時序控制電路的一個脈沖電源信號和壓頻轉(zhuǎn)換器輸出的頻率信號而輸出差分信號的差分輸出電路，差分輸出電路的輸入端分別接整形放大電路U3的展寬放大信號輸出端、時序控制電路的一個脈沖電源信號輸出端和壓頻轉(zhuǎn)換器的頻率信號輸出端，差分輸出電路的輸出端接總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器信號變換裝置，其特征在于整形放大電路U1由運算放大器IC1和反相器IC2F組成，總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制機地址巡檢信號是雙極性差分的地址信號，運算放大器IC1的1腳輸出端接反相器IC2F的輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器信號變換裝置，其特征在于編譯碼器U2由8位地址譯碼器IC3、8位DIP開關(guān)S1和排組P3組成，整形放大電路U1的數(shù)字信號輸出端接譯碼器IC3的第9腳，譯碼器IC3的A2～A9端口接8位DIP開關(guān)S1和排組P3。
4.如權(quán)利要求1所述的傳感器信號變換裝置，其特征在于整形放大電路U3由5位反相器IC2A、IC2D、IC2E、IC2B、IC2C組成，譯碼器IC3的正向脈沖信號輸出端接反相器IC2A的輸入端，IC2A的輸出端接積分電路R4、C3、D4，積分輸出端接反相器IC2D的輸入端，反相器IC2D的輸出端接積分電路R5、C4、D1。
5.如權(quán)利要求1所述的傳感器信號變換裝置，其特征在于壓頻轉(zhuǎn)換器U4由IC4、插座P2組成，插座接傳感器電壓信號輸出端，插座接IC4的5腳。
6.如權(quán)利要求1所述的傳感器信號變換裝置，其特征在于差分輸出電路U5為RS-422總線驅(qū)動器IC5，1腳為頻率信號輸入端，4腳為使能端。
專利摘要涉及一種測量、控制信號的傳輸變換裝置。設(shè)地址碼數(shù)字信號整形放大電路,經(jīng)編譯碼器和展寬放大后分別接時序控制和差分輸出電路,時序控制電路產(chǎn)生兩路脈沖電源信號分別接壓頻轉(zhuǎn)換器和差分輸出電路,壓頻轉(zhuǎn)換器頻率信號經(jīng)差分輸出電路接總線?？傻眠B續(xù)頻率信號,適用范圍寬,通用性強,可配接各種電壓傳感器,時序誤差為零,功耗小,可靠性好,是用于總線制的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)或總線制的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要裝置。
文檔編號G08B25/00GK2277103SQ9621528
公開日1998年3月25日 申請日期1996年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月26日
發(fā)明者謝海波, 劉玉增 申請人:廈門費爾艾拉姆消防設(shè)備廠, 劉玉增