一种变送器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种变送器，包括：顺次相连的传感器、信号采集电路、微处理器电路、滤波电路以及压流转换电路，所述变送器还包括可实现HART协议信号和数字信号相互转换的信号转换电路，其包括放大电路、比较电路以及信号发生电路。HART协议信号通过放大电路和比较电路转换成处理器电路可处理的数字信号，而处理器发出的数字信号通过信号发生电路和压流转换电路转换后变成4~20mA的电流信号。本发明的基于HART协议的变送器，利用一包括调制电路及解调电路的HART通信电路取代原本的高成本HART芯片，在实现HART芯片的基本功能的同时大大降低了生产成本，提高了本发明的变送器的竞争力。
【专利说明】一种变送器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变送器，特别涉及一种基于HART协议的变送器。
【背景技术】
[0002] HART (Highway Addressable Remote Transducer)协议，即可寻址远程传感器高 速通道的开放通信协议，其具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展， 在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。现有技术中，大多变送器在HART 通信方面均采用HART芯片，利用芯片来处理HART信号，而HART芯片一般价格较高，不利于 成本控制，在一些情况下，需要提供一种具有代替电路可代替HART芯片变送器，降低生产 成本。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的缺陷，提供一种变送器。
[0004] 一种变送器，包括：顺次相连的传感器、信号采集电路、微处理器电路、滤波电路以 及压流转换电路，所述压流转换电路的输出端连接一内部或外部显示表头，所述变送器还 包括可实现HART协议信号和数字信号相互转换的信号转换电路；所述信号转换电路包括； 放大电路，其用于将从外部控制系统接收到的HART协议信号进行放大； 比较电路，其用于将所述放大的HART协议信号转换为微处理器电路可识别的数字信 号，所述微处理器电路根据所述比较电路输出的数字信号生产对应的控制信号；以及 信号发生电路，其用于将所述控制信号转换为模拟信号后输出到所述压流转换电路。
[0005] 进一步的，所述放大电路为微分运放电路。
[0006] 进一步的，所述比较电路为滞回比较器电路。
[0007] 进一步的，所述信号发生电路包括整流电阻和整流电容，所述整流电容一端连接 所述微处理器电路，另一端通过整流电阻与所述压流转换电路的输入端连接。
[0008] 进一步的，所述信号发生电路输出端还连接通过一电阻连接负电压信号输出端。
[0009] 进一步的，所述调制电路的滤波电路包括三个滤波电阻及三个滤波电容；所述三 个滤波电阻串联两端分别与信号采集电路、压流转换电路连接；每个滤波电阻的下电位端 均连有一接地滤波电容。
[0010] 进一步的，所述压流转换电路包括调制放大器、三极管以及电阻，所述第一放大器 正输入端接信号发生电路输出端，负输入端接第第一转换电阻后接地，输出端通过第二转 换电阻与三极管基极连接；所述三极管发射极通过第三转换电阻接地，集电极连接外部控 制系统；所述第一运算放大器的负输入端与输出端之间接一反馈电容。
[0011] 本发明的变送器，利用一包括调制电路及解调电路的HART通信电路取代原本的 高成本HART芯片，在实现HART芯片的基本功能的同时大大降低了生产成本，提高了本发明 的变送器的竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明一实施例中的构架原理图。
[0013] 图2为本发明一实施例中的调制电路图。
[0014] 图3为本发明一实施例中的解调电路图。
【具体实施方式】
[0015] 为了让本领域技术人员更了解本发明的技术方案，下面将结合附图和具体实施例 对本发明的基于HART协议的变送器作进一步地描述。
[0016] 一种变送器，如图1所示，包括： 传感器1，对环境变量转换成电信号。
[0017] 信号采集电路2,其用于读取传感器采集物理信号后转换的电压信号，并将采集的 模拟电压信号转换成数字信号。
[0018] 微处理器电路3,其用于对信号采集电路产生的数字信号以及外部控制系统的控 制信号进行处理。
[0019] 滤波电路4,其用于对波动的信号进行过滤，使之变得平稳。
[0020] 压流转换电路5,其用于将电压信号转换成电流信号。
[0021] 上述部件顺次连接。
[0022] 其中，压流转换电路的输出端连接一内部或外部显示表头以及外部控制系统。另 夕卜，本发明的变送器还包括可实现HART协议信号和数字信号相互转换的信号转换电路6， 该信号转换电路包括；放大电路61，其用于将从外部控制系统接收到的HART协议信号进行 放大。比较电路62,其用于将所述放大的HART协议信号转换为微处理器电路可识别的数字 信号，所述微处理器电路根据所述比较电路输出的数字信号生产对应的控制信号。以及信 号发生电路63,其用于将所述控制信号转换为模拟信号后输出到所述压流转换电路。
[0023] 具体的，当外部控制系统的HART协议信号通过放大电路以及比较电路放大转换 成微处理器电路可识别的数字信号，微处理器电路对信号进行解析，并发送相应控制信号 至信号发生电路，被信号发生电路转换成模拟信号。信号采集电路接收传感器传送的信息 后，并将采集的模拟电压信号转换成数字信号，将信号传送至微处理器电路，经微处理器电 路处理后交由滤波电路进行滤波。最后与信号发生电路发出的模拟信号均进入压流转换电 路，完成从电压信号到电流信号的转换，并被输出至外部控制系统以及显示表头。
[0024] 具体的，放大电路输出端连接比较电路输入端后，比较电路输出端连接所述微处 理器电路，如图3所示。
[0025] 其中，在本实施例中，放大电路为微分运放电路，具体包括第二运算放大器A2、两 个电阻R9、R10和两个电容C6、C7。第二运算放大器A2的负输入端顺次连接放大电容C6、 第一放大电容R9和外部控制系统。第二运算放大器A2输出端通过第二放大电容R10连接 到其负输入端，通过第二解调电容C7连接到第一放大电容R9与放大电容C6之间的节点， 其正输入端则接电源VCC。遵循HART协议的正弦波信号进入该电路后将被振幅将被放大。
[0026] 另外，比较电路则为滞回比较器电路，其作用在于调整电压比较，由第三运算放大 器A3、三个电阻R11、R12、R13及电容C8组成。第三运算放大器A3负输入端连接第二运算 放大器A2输出端，输出端通过第一比较电阻R11连接到微处理器电路，其正输入端则通过 第二比较电阻R12接电源VCC。另外，第三比较电阻R13的两端分别与第三运算放大器A3 输出端的输出端、正输入端连接，比较电容C8与第三比较电阻R13并联。经过解调放大电 路放大后的信号进入本比较电路后，进过整形、滤波，最后得到与输入信号具有相同频率的 方波信号，再传送给微处理器电路进行处理。
[0027] 在优选实施例中，所述信号发生电路包括电阻R1和电容C1，如图2所示。电容C1 一端连接所述微处理器电路，另一端连接电阻R1后与压流转换电路输入端连接。微处理器 MCU将高低电平信号传送到信号发生电路，经过电阻R1和电容C1后形成模拟信号。
[0028] 优选的，为了满足三线制HART信号的传输，信号发生电路输出端还连接通过电阻 R2连接负电压输出端。
[0029] 因为在实际环境中传感器的信号较为不稳定，因此即使进入微处理器电路进行处 理之后所输出的数字信号也是相对不规则的，为了使输出信号稳定准确，在微处理器输出 传感器信号之后还需要一个滤波电路进行进一步的滤波，其包括三个滤波电阻R6、R7、R8 及三个滤波电容C3、C4、C5 ;三个滤波电阻串联两端分别与信号采集电路、压流转换电路连 接；每个滤波电阻的下电位端均连有一接地滤波电容，形成一 RC滤波电路。
[0030] 另外，压流转换电路则包括第一运算放大器A1、三极管Q1以及电阻。第一运算放 大器A1正输入端接信号发生电路输出端，负输入端接第一转换电阻R3后接地，所述第一运 算放大器A1的负输入端与输出端之间接一反馈电容C2。另外，第一运算放大器输出端通过 第二转换电阻R4与三极管Q1基极连接；三极管Q1发射极通过第三转换电阻R5接地，集电 极连接外部控制系统以及正电压输出端，实现电压信号转换电流信号，完成HART协议信号 的调制。
[0031] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施 方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 作出各种变化。
【权利要求】
1. 一种变送器，包括：顺次相连的传感器、信号采集电路、微处理器电路、滤波电路以 及压流转换电路，所述压流转换电路的输出端连接一内部或外部显示表头，所述变送器还 包括可实现HART协议信号和数字信号相互转换的信号转换电路；其特征在于，所述信号转 换电路包括； 放大电路，其用于将从外部控制系统接收到的HART协议信号进行放大； 比较电路，其用于将所述放大的HART协议信号转换为微处理器电路可识别的数字信 号，所述微处理器电路根据所述比较电路输出的数字信号生产对应的控制信号；以及 信号发生电路，其用于将所述控制信号转换为模拟信号后输出到所述压流转换电路。
2. 如权利要求1所述的变送器，其特征在于：所述放大电路为微分运放电路。
3. 如权利要求1所述的变送器，其特征在于：所述比较电路为滞回比较器电路。
4. 如权利要求1所述的变送器，其特征在于：所述信号发生电路包括电阻和电容，所述 电容一端连接所述微处理器电路，另一端通过电阻与所述压流转换电路的输入端连接。
5. 如权利要求4所述的变送器，其特征在于：所述信号发生电路输出端还连接通过一 电阻连接负电压信号输出端。
6. 如权利要求1所述的变送器，其特征在于：所述滤波电路包括三个滤波电阻及三个 滤波电容；所述三个滤波电阻串联两端分别与信号采集电路、压流转换电路连接；每个滤 波电阻的下电位端均连有一接地滤波电容。
7. 如权利要求1所述的变送器，其特征在于：所述压流转换电路包括调制放大器、三极 管以及电阻，所述第一放大器正输入端接信号发生电路输出端，负输入端接第第一转换电 阻后接地，输出端通过第二转换电阻与三极管基极连接；所述三极管发射极通过第三转换 电阻接地，集电极连接外部控制系统；所述第一运算放大器的负输入端与输出端之间接一 反馈电容。
【文档编号】H04L29/06GK104089633SQ201410295599
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】陈立新, 李平 申请人:惠州盛太克仪表有限公司