一种用于压力变送器的测量方法及测量电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于柴油机监控技术领域，主要设及用于柴油机冷却水、滑油、进机空气等 介质的压力信号测量的一种用于压力变送器的测量方法及测量电路，也可推广应用于其它 动力装备的监控系统中。
【背景技术】
[0002] 压力信号测量是工业自动化控制中常用的测量技术手段，根据应用场合、测量范 围、精度要求、应用成本等因素，所选取的传感器类型各不相同。目前柴油机监控常用的压 力传感器多为压力变阻器和压力变送器两种形式，压力变阻器随压力变化输出线性电阻信 号，该种传感器造价低廉、使用广泛，但随着测量线路的延长引起线路电阻增加进而引起测 量误差将增大;压力变送器则随压力值变化输出4-20mA线性电流信号，可W消除传输线路 电阻引起的信号误差，随着工艺改进及造价降低该种传感器应用越来越广泛。压力变送器 测量电路中包含供电电源和信号采集两个部分，电路的工作可靠性将直接影响信号采集的 正确性，进而影响柴油机运行的安全性、可靠性。
【发明内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种用于压力变送器的测量方法及测 量电路。
[0004] 本发明为完成其发明任务采用如下技术方案： 一种用于压力变送器的测量电路，包括:具有供电控制和总电流过流保护功能的压力 变送器的供电电源电路化d_A、具有对压力变送器信号进行转换、放大和采样及对单路传 感器的过流保护功能的压力变送器的信号采样电路化d_B; 所述的压力变送器的供电电源电路化d_A-端通过接线端P+与系统外部压力变送器 电源端连接，另一端连接直流电源24V;所述的压力变送器的信号采样电路化d_B-端通过 接线端P-与系统外部压力变送器信号输出端连接，另一端连接处理器MCU。
[0005] -种用于压力变送器的测量电路，所述的压力变送器的供电电源电路化d_A由二 极管Dl通过=极管Ql与场效应管Q2相连，=极管Ql与场效应管Q2相连B端点通过=极管Q3 连接处理器MCU;S极管Ql与场效应管Q2相连B端点与比较器LM2901相连;场效应管Q2型号 为FQD17P06。
[0006] 一种用于压力变送器的测量电路，所述的压力变送器的信号采样电路化d_B由场 效应管Q4通过取样电阻与运放器AD8608相连组成；与场效应管Q4相连的取样电阻取样端为 D端点，运放器AD8608输出端为F端点;场效应管Q4型号为2N7002。
[0007] 一种用于压力变送器的的测量方法，采用的4-20mA测量电路在为压力变送器供电 的同时完成对压力变送器信号的转换、放大和采样，并具有分级过流保护功能，即对测量电 路的总电流和各采集通道的分电流都有对应的过流保护;包括:压力变送器的供电电源保 护方法、压力变送器的信号采样保护方法， 1)、将4-20mA测量电路采集的电信号传输至处理器MCU第四输入端，其中压力变送器W 串连方式接入电路； 2 )、4-20mA测量电路的压力变送器的供电电源电路化d_A，具有供电控制和总电流过 流保护功能； 是通过控制信号MCU-PW-CRT实现对4-20mA测量电路的供电通断控制，供电控制信号 MCU-PW-CRT与供电状态的关系： 当控制信号MCU-PW-CRT为逻辑1时，电压UE接近5V，S极管Q3饱和导通，在电阻R2、电阻 R3的分压作用下电压UB约为12V，场效应管Q2为P沟道MOS管，其栅源极阀值电压VGs(th)=4V， 实际Q2的栅源极电压Vgs S 24V-UB = 12V > Vgs(th)故Q2导通，24V供电电源被接入测量电路； 当控制信号MCU-PW-CRT为逻辑0时，对应输入电压肥接近OV，S极管Q3截止，电压UB约 为24V，S极管Q2的栅源极电压Vgs S 24V-UB = 0V<VGs(th)故S极管Q2关断，24V供电电源被断 开； 局部电路化d_A的总电流过流保护功能是指当4-20mA测量电路总工作电流超过设定 的额定电流值时，电路会自动将24V供电电源断开，达到电路保护的目的； 考虑到压力传感器的工作电流每路最大为化mA，12路压力传感器接入电路后的最大电 流值约为300mA，故将4-20mA测量电路额定电流值设为350mA，保证电路正常工作的同时，防 止过大电流的误流入对测量电路造成的损坏。
[0008] 3)、压力变送器的信号采样电路采用的是传感器通道采集电路化d_B，其具有对 压力变送器信号进行转换、放大和采样，同时具有对单路传感器的过流保护功能； 传感器通道采集电路hd_B，每个传感器通道采集电路化d_B输出采样信号Ou ^ut-MCU-AD分别送入MCU进行AD采样 同时，MCU输出1路供电控制信号MCU-PW-CRT和12路通道控制信号MCU-CH-CRT，前者能 够实现对测量电路的供电控制，后者能够实现对每个通道采集电路的单独控制； 局部电路化d_B将压力变送器输入的4-20mA信号转换为电压信号并放大后送入MCU， MC诉良据电压值计算出电流值，并根据电流与压力的转换公式计算出实际的压力值;MCU对 输入电压UF进行12位AD转换，有
MCU按照公式(22 )即可计算出待测压力值，单位MPa; 压力变送器信号的量程为4-20mA，对应输入电压UF的范围为0.96-4.8V，当MCU检测到 输入电压UF超过此量程上限时，认为需要对该通道传感器进行过流保护，故强制置MCU-CH-CRT为逻辑O;场效应管Q4为N沟道MOS管，其栅源极阀值电压VGs(th) =3V，当MCU-CH-CRT为逻 辑0时，场效应管Q4的栅源极电压Vgs - 〇V<VGS(th)，则Q4关断，传感器被断开，达到了对该通 道传感器过流保护的目的； 4)、自动断电保护的具体实现过程，当正常供电过程中出现过流情况时，MCU通过读取 Ou化Ut-MCU-PW的值来判断电路的供电状态，一旦Ou化Ut-MCU-PW为0，则MCU认为测量电路 需要断开电源，置MCU-PW-CRT为0;状态对应关系为： 当MCU-PW-CRT为逻辑1，24V供电电源接入测量电路后，如果正常供电，UB约为12V，有UB <UC，比较器Ul输出端为高阻关断状态，Ou化Ut-MCU-PW被上拉至5V左右，MCU将其读作逻辑 1，此时MCU认为电路正常供电，MCU-PW-CRT不变仍为1; 当MCU-PW-CRT为逻辑0,正常切断供电时，UB约为24V，有UB>UC，比较器Ul输出端为低 阻导通状态，Output-MCU-PW接近OV，MOJ将其读作逻辑0,此时MCU认为电路供电被切断， MCU-PW-CRT不变仍为0; 当MCU-PW-CRT为逻辑1正常供电时，如果电路出现过流，IRl为350mA，则URl为0.7V，故 S极管Ql饱和导通，UB电压约24V，UB>UC，比较器Ul输出端为低阻导通状态，Output-MCU-PW接近OV，MOJ将其读作逻辑0,此时MCU认为电路总工作电流异常需要对测量电路进行保 护，强制置MCU-PW-CRT为逻辑0，24V供电电源被断开。
[0009]由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性： 本发明所述压力变送器测量方法及测量电路与常规测量方式相比，实现了基本测量功 能的同时增加了压力变送器供电电源保护和信号采样保护，降低了因为接线错误、变送器 损坏而引起的测量电路损坏的风险，提高了柴油机监控系统的安全性、可靠性。
【附图说明】
[0010] 图1为用于压力变送器的测量方法及测量电路图。
【具体实施方式】
[0011] 结合附图和具体实施例对本发明加 W说明： 如图1所示，一种用于压力变送器的测量电路，包括:具有供电控制和总电流过流保护 功能的压力变送器的供电电源电路hd_A、具有对压力变送器信号进行转换、放大和采样 及对单路传感器的过流保护功能的压力变送器的信号采样电路hd_B; 所述的压力变送器的供电电源电路化d_A-端通过接线端P+与系统外部压力变送器 电源端连接，另一端连接直流电源24V;所述的压力变送器的信号采样电路化d_B-端通过 接线端P-与系统外部压力变送器信号输出端连接，另一端连接处理器MCU。
[0012] 所述的压力变送器的供电电源电路化d_A由二极管Dl通过S极管Ql与场效应管 Q2相连，=极管Ql与场效应管Q2相连B端点通过=极管Q3连接处理器MCU;=极管Ql与场效 应管Q2相连B端点与比较器LM2901相连;场效应管Q2型号为FQD17P06。
[0013] 所述的压力变送器的信号采样电路化d_B由场效应管Q4通过取样电阻与运放器 AD8608相连组成;与场效应管Q4相连的取样电阻取样端为D端点，运放器AD8608输出端为F 端点;场效应管Q4型号为2N7002。
[0014] 一种用于压力变送器的的测量方法，采用的4-20mA测量电路在为压力变送器供电 的同时完成对压力变送器信号的转换、放大和采样，并具有分级过流保护功能，即对测量电 路的总电流和各采集通道的分电流都有对应的过流保护;包括:压力变送器的供电电源保 护方法、压力变送器的信号采样保护方法 1)、将4-20mA测量电路采集的电信号传输至处理器MCU第四输入端，其中压力变送器W 串连方式接入电路； 2 )、4-20mA测量电路的压力变送器的供电电源电路化d_A，具有供电控制和总电流过 流保护功能； 是通过控制信号MCU-PW-CRT实现对4-20mA测量电路的供电通断控制，供电控制信号 MCU-PW-CRT与供电状态的关系： 当控制信号MCU-PW-CRT为逻辑1时，电压UE接近5V，S极管Q3饱和导通，在电阻R2、电阻 R3的分压作用下电压UB约为12V，场效应管Q2为P沟道MOS管，其栅源极阀值电压VGs(th)=4V， 实际Q2的栅源极电压Vgs S 24V-UB = 12V > Vgs(th)故Q2导通，24V供电电源被接入测量电路； 当控制信号MCU-PW-CRT为逻辑0时，对应输入电压肥接近OV，S极管Q3截止，电压UB约 为24V，S极管Q2的栅源极电压Vgs S 24V-UB = 0V<VGs(th)故S极管Q2关断，24V供电电源被断 开；