一種變送器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變送器，包括：順次相連的傳感器、信號采集電路、微處理器電路、濾波電路以及壓流轉(zhuǎn)換電路，所述變送器還包括可實現(xiàn)HART協(xié)議信號和數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換電路，其包括放大電路、比較電路以及信號發(fā)生電路。HART協(xié)議信號通過放大電路和比較電路轉(zhuǎn)換成處理器電路可處理的數(shù)字信號，而處理器發(fā)出的數(shù)字信號通過信號發(fā)生電路和壓流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后變成4~20mA的電流信號。本發(fā)明的基于HART協(xié)議的變送器，利用一包括調(diào)制電路及解調(diào)電路的HART通信電路取代原本的高成本HART芯片，在實現(xiàn)HART芯片的基本功能的同時大大降低了生產(chǎn)成本，提高了本發(fā)明的變送器的競爭力。
【專利說明】一種變送器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變送器，特別涉及一種基于HART協(xié)議的變送器。

【背景技術(shù)】
[0002] HART (Highway Addressable Remote Transducer)協(xié)議，即可尋址遠程傳感器高 速通道的開放通信協(xié)議，其具有相對低的帶寬，適度響應(yīng)時間的通信，經(jīng)過10多年的發(fā)展， 在國外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標準?，F(xiàn)有技術(shù)中，大多變送器在HART 通信方面均采用HART芯片，利用芯片來處理HART信號，而HART芯片一般價格較高，不利于 成本控制，在一些情況下，需要提供一種具有代替電路可代替HART芯片變送器，降低生產(chǎn) 成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種變送器。
[0004] 一種變送器，包括：順次相連的傳感器、信號采集電路、微處理器電路、濾波電路以 及壓流轉(zhuǎn)換電路，所述壓流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接一內(nèi)部或外部顯示表頭，所述變送器還 包括可實現(xiàn)HART協(xié)議信號和數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換電路；所述信號轉(zhuǎn)換電路包括； 放大電路，其用于將從外部控制系統(tǒng)接收到的HART協(xié)議信號進行放大； 比較電路，其用于將所述放大的HART協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為微處理器電路可識別的數(shù)字信 號，所述微處理器電路根據(jù)所述比較電路輸出的數(shù)字信號生產(chǎn)對應(yīng)的控制信號；以及 信號發(fā)生電路，其用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后輸出到所述壓流轉(zhuǎn)換電路。
[0005] 進一步的，所述放大電路為微分運放電路。
[0006] 進一步的，所述比較電路為滯回比較器電路。
[0007] 進一步的，所述信號發(fā)生電路包括整流電阻和整流電容，所述整流電容一端連接 所述微處理器電路，另一端通過整流電阻與所述壓流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。
[0008] 進一步的，所述信號發(fā)生電路輸出端還連接通過一電阻連接負電壓信號輸出端。
[0009] 進一步的，所述調(diào)制電路的濾波電路包括三個濾波電阻及三個濾波電容；所述三 個濾波電阻串聯(lián)兩端分別與信號采集電路、壓流轉(zhuǎn)換電路連接；每個濾波電阻的下電位端 均連有一接地濾波電容。
[0010] 進一步的，所述壓流轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)制放大器、三極管以及電阻，所述第一放大器 正輸入端接信號發(fā)生電路輸出端，負輸入端接第第一轉(zhuǎn)換電阻后接地，輸出端通過第二轉(zhuǎn) 換電阻與三極管基極連接；所述三極管發(fā)射極通過第三轉(zhuǎn)換電阻接地，集電極連接外部控 制系統(tǒng)；所述第一運算放大器的負輸入端與輸出端之間接一反饋電容。
[0011] 本發(fā)明的變送器，利用一包括調(diào)制電路及解調(diào)電路的HART通信電路取代原本的 高成本HART芯片，在實現(xiàn)HART芯片的基本功能的同時大大降低了生產(chǎn)成本，提高了本發(fā)明 的變送器的競爭力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明一實施例中的構(gòu)架原理圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明一實施例中的調(diào)制電路圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明一實施例中的解調(diào)電路圖。

【具體實施方式】
[0015] 為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖和具體實施例 對本發(fā)明的基于HART協(xié)議的變送器作進一步地描述。
[0016] 一種變送器，如圖1所示，包括： 傳感器1，對環(huán)境變量轉(zhuǎn)換成電信號。
[0017] 信號采集電路2,其用于讀取傳感器采集物理信號后轉(zhuǎn)換的電壓信號，并將采集的 模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0018] 微處理器電路3,其用于對信號采集電路產(chǎn)生的數(shù)字信號以及外部控制系統(tǒng)的控 制信號進行處理。
[0019] 濾波電路4,其用于對波動的信號進行過濾，使之變得平穩(wěn)。
[0020] 壓流轉(zhuǎn)換電路5,其用于將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號。
[0021] 上述部件順次連接。
[0022] 其中，壓流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接一內(nèi)部或外部顯示表頭以及外部控制系統(tǒng)。另 夕卜，本發(fā)明的變送器還包括可實現(xiàn)HART協(xié)議信號和數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換電路6， 該信號轉(zhuǎn)換電路包括；放大電路61，其用于將從外部控制系統(tǒng)接收到的HART協(xié)議信號進行 放大。比較電路62,其用于將所述放大的HART協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為微處理器電路可識別的數(shù)字 信號，所述微處理器電路根據(jù)所述比較電路輸出的數(shù)字信號生產(chǎn)對應(yīng)的控制信號。以及信 號發(fā)生電路63,其用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后輸出到所述壓流轉(zhuǎn)換電路。
[0023] 具體的，當外部控制系統(tǒng)的HART協(xié)議信號通過放大電路以及比較電路放大轉(zhuǎn)換 成微處理器電路可識別的數(shù)字信號，微處理器電路對信號進行解析，并發(fā)送相應(yīng)控制信號 至信號發(fā)生電路，被信號發(fā)生電路轉(zhuǎn)換成模擬信號。信號采集電路接收傳感器傳送的信息 后，并將采集的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將信號傳送至微處理器電路，經(jīng)微處理器電 路處理后交由濾波電路進行濾波。最后與信號發(fā)生電路發(fā)出的模擬信號均進入壓流轉(zhuǎn)換電 路，完成從電壓信號到電流信號的轉(zhuǎn)換，并被輸出至外部控制系統(tǒng)以及顯示表頭。
[0024] 具體的，放大電路輸出端連接比較電路輸入端后，比較電路輸出端連接所述微處 理器電路，如圖3所示。
[0025] 其中，在本實施例中，放大電路為微分運放電路，具體包括第二運算放大器A2、兩 個電阻R9、R10和兩個電容C6、C7。第二運算放大器A2的負輸入端順次連接放大電容C6、 第一放大電容R9和外部控制系統(tǒng)。第二運算放大器A2輸出端通過第二放大電容R10連接 到其負輸入端，通過第二解調(diào)電容C7連接到第一放大電容R9與放大電容C6之間的節(jié)點， 其正輸入端則接電源VCC。遵循HART協(xié)議的正弦波信號進入該電路后將被振幅將被放大。
[0026] 另外，比較電路則為滯回比較器電路，其作用在于調(diào)整電壓比較，由第三運算放大 器A3、三個電阻R11、R12、R13及電容C8組成。第三運算放大器A3負輸入端連接第二運算 放大器A2輸出端，輸出端通過第一比較電阻R11連接到微處理器電路，其正輸入端則通過 第二比較電阻R12接電源VCC。另外，第三比較電阻R13的兩端分別與第三運算放大器A3 輸出端的輸出端、正輸入端連接，比較電容C8與第三比較電阻R13并聯(lián)。經(jīng)過解調(diào)放大電 路放大后的信號進入本比較電路后，進過整形、濾波，最后得到與輸入信號具有相同頻率的 方波信號，再傳送給微處理器電路進行處理。
[0027] 在優(yōu)選實施例中，所述信號發(fā)生電路包括電阻R1和電容C1，如圖2所示。電容C1 一端連接所述微處理器電路，另一端連接電阻R1后與壓流轉(zhuǎn)換電路輸入端連接。微處理器 MCU將高低電平信號傳送到信號發(fā)生電路，經(jīng)過電阻R1和電容C1后形成模擬信號。
[0028] 優(yōu)選的，為了滿足三線制HART信號的傳輸，信號發(fā)生電路輸出端還連接通過電阻 R2連接負電壓輸出端。
[0029] 因為在實際環(huán)境中傳感器的信號較為不穩(wěn)定，因此即使進入微處理器電路進行處 理之后所輸出的數(shù)字信號也是相對不規(guī)則的，為了使輸出信號穩(wěn)定準確，在微處理器輸出 傳感器信號之后還需要一個濾波電路進行進一步的濾波，其包括三個濾波電阻R6、R7、R8 及三個濾波電容C3、C4、C5 ;三個濾波電阻串聯(lián)兩端分別與信號采集電路、壓流轉(zhuǎn)換電路連 接；每個濾波電阻的下電位端均連有一接地濾波電容，形成一 RC濾波電路。
[0030] 另外，壓流轉(zhuǎn)換電路則包括第一運算放大器A1、三極管Q1以及電阻。第一運算放 大器A1正輸入端接信號發(fā)生電路輸出端，負輸入端接第一轉(zhuǎn)換電阻R3后接地，所述第一運 算放大器A1的負輸入端與輸出端之間接一反饋電容C2。另外，第一運算放大器輸出端通過 第二轉(zhuǎn)換電阻R4與三極管Q1基極連接；三極管Q1發(fā)射極通過第三轉(zhuǎn)換電阻R5接地，集電 極連接外部控制系統(tǒng)以及正電壓輸出端，實現(xiàn)電壓信號轉(zhuǎn)換電流信號，完成HART協(xié)議信號 的調(diào)制。
[0031] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施 方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下 作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種變送器，包括：順次相連的傳感器、信號采集電路、微處理器電路、濾波電路以 及壓流轉(zhuǎn)換電路，所述壓流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接一內(nèi)部或外部顯示表頭，所述變送器還 包括可實現(xiàn)HART協(xié)議信號和數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換電路；其特征在于，所述信號轉(zhuǎn) 換電路包括； 放大電路，其用于將從外部控制系統(tǒng)接收到的HART協(xié)議信號進行放大； 比較電路，其用于將所述放大的HART協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為微處理器電路可識別的數(shù)字信 號，所述微處理器電路根據(jù)所述比較電路輸出的數(shù)字信號生產(chǎn)對應(yīng)的控制信號；以及 信號發(fā)生電路，其用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后輸出到所述壓流轉(zhuǎn)換電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于：所述放大電路為微分運放電路。
3. 如權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于：所述比較電路為滯回比較器電路。
4. 如權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于：所述信號發(fā)生電路包括電阻和電容，所述 電容一端連接所述微處理器電路，另一端通過電阻與所述壓流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的變送器，其特征在于：所述信號發(fā)生電路輸出端還連接通過一 電阻連接負電壓信號輸出端。
6. 如權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于：所述濾波電路包括三個濾波電阻及三個 濾波電容；所述三個濾波電阻串聯(lián)兩端分別與信號采集電路、壓流轉(zhuǎn)換電路連接；每個濾 波電阻的下電位端均連有一接地濾波電容。
7. 如權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于：所述壓流轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)制放大器、三極 管以及電阻，所述第一放大器正輸入端接信號發(fā)生電路輸出端，負輸入端接第第一轉(zhuǎn)換電 阻后接地，輸出端通過第二轉(zhuǎn)換電阻與三極管基極連接；所述三極管發(fā)射極通過第三轉(zhuǎn)換 電阻接地，集電極連接外部控制系統(tǒng)；所述第一運算放大器的負輸入端與輸出端之間接一 反饋電容。
【文檔編號】H04L29/06GK104089633SQ201410295599
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】陳立新, 李平 申請人:惠州盛太克儀表有限公司