CN117148823B - 一种智能变送器的控制器故障检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，包括变送器、控制器、检测模块、受控设备，所述变送器和控制器连接，控制器和检测模块及受控设备连接，变送器用于转换信号并反馈到控制器，控制器基于设定信号对数据信号判断处理，受控设备基于控制器反馈的信号进入到相应的工作状态，检测模块用于检测控制器故障点并进行示警，本发明可以自动获取控制器的设定幅值及对允许偏差值进行自动增设，可以根据变送器检测的目标对允许偏差幅值进行调整以提高故障检测电路对各个控制器的兼容性，并对控制器的故障点进行精准定位及示警。

Description

一种智能变送器的控制器故障检测电路

技术领域

本发明涉及变送器的控制器领域，特别涉及一种智能变送器的控制器故障检测电路。

背景技术

变送器常应用于自动化领域中，其作用是将检测的物理量值转换成电压或电流信号，与变送器连接的控制器用于接收变送器反馈信号，控制器根据对比设定幅值及反馈信号的幅值对受控设备进行调整，公告号；CN201410850580.3公开了智能变送器的控制器故障检测系统，该系统可以通过检测控制器逻辑选择是否正确性来判断控制器是否故障，但在实际应用中因为检测的目标参数会受环境温度、湿度、地面震动等因素造成数据信号上下波动，控制器在控制受控设备时会根据设定幅值的允许偏差值进行判断，而该系统无法自动获取设定幅值及对允许偏差值进行自动增设，且不能对控制器的故障点进行精准定位。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种智能变送器的控制器故障检测电路，包括变送器、控制器、检测模块、受控设备，所述变送器和控制器连接，控制器和检测模块及受控设备连接，变送器用于转换信号并反馈到控制器，控制器基于设定信号对数据信号判断处理，受控设备基于控制器反馈的信号进入到相应的工作状态，检测模块用于检测控制器故障点并进行示警。

进一步的，所述检测模块还包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第一连接端子P1，所述第一运算放大器U1反相端和第一电阻R1一端连接，第一电阻R1另一端和第一运算放大器U1输出端连接，第二电阻R2一端和连接在第一电阻R1和第一运算放大器U1输出端之间，第三电阻R3一端和第二电阻R2另一端连接，第二运算放大器U2同相端连接在第二电阻R2和第三电阻R3之间，第四电阻R4一端和第二运算放大器U2输出端连接，第五电阻R5一端和第四电阻R4另一端连接，第二运算放大器U2反相端连接在第四电阻R4和第五电阻R5之间，第六电阻R6一端和电源连接，第七电阻R7一端和第六电阻R6另一端连接，第五电阻R5另一端连接在第六电阻R6和第七电阻R7之间，第八电阻R8一端和电源连接，第九电阻R9一端和第八电阻R8另一端连接，第十电阻R10一端连接在第八电阻R8和第九电阻R9之间，第十一电阻R11一端和第一运算放大器U1输出端连接，第十一电阻R11另一端和第三运算放大器U3同相端连接，第十电阻R10另一端连接在第十一电阻R11和第三运算放大器U3同相端之间，第十二电阻R12一端和第三运算放大器U3输出端连接，第十三电阻R13一端和第十二电阻R12另一端连接，第三运算放大器U3反相端连接在第十二电阻R12和第十三电阻R13之间，第一运算放大器U1同相端通过第一连接端子P1和控制器连接，第三电阻R3、第七电阻R7、第九电阻R9、第十三电阻R13的另一端和接地端连接。

进一步的，所述检测模块还包括第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二一电阻R21、第一二极管D1、第二发光二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八发光二极管D8、第九二极管D9、第十发光二极管D10、第一三级管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第二连接端子P2、第三连接端子P3、第四连接端子P4、第五连接端子P5，所述第四运算放大器U4反相端连接在第三运算放大器U3同相端和第十二电阻R12之间，第一二极管D1阳极和第四运算放大器U4输出端连接，第十六电阻R16一端和第一二极管D1阴极连接，第十四电阻R14一端和电源连接，第十五电阻R15一端和第十四电阻R14另一端连接，第十七电阻R17一端和第十六电阻R16另一端连接，第三二极管D3阴极和第十七电阻R17另一端连接，第三二极管D3阳极和第五运算放大器U5输出端链接，第五运算放大器U5同相端连接在第二运算放大器U2输出端和第四电阻R4之间，控制器通过第二连接端子P2、第三连接端子P3将数据信号反馈到第四运算放大器U4同相端、第五运算放大器U5反相端，第一三级管Q1集电极连接在第十四电阻R14和第十五电阻R15之间，第一三级管Q1基极连接在第十六电阻R16和第十七电阻R17之间，第二MOS管Q2漏极连接在第四二极管D4阴极和第五二极管D5阴极间，第二MOS管Q2栅极和第一三级管Q1集电极连接，第二MOS管Q2源极和第二发光二极管D2阳极连接，第六二极管D6阳极和第五二极管D5阳极连接，第六二极管D6阳极和第五二极管D5阳极之间设置有第五连接端子P5，控制器通过第五连接端子P5反馈降序信号，第六二极管D6阴极和第三MOS管Q3栅极连接，第十八电阻R18一端和电源连接，第十九电阻R19一端和第十八电阻R18另一端连接，第三MOS管Q3源极连接在第十八电阻R18和第十九电阻R19之间，第七二极管D7阳极和第四二极管D4阳极连接，第七二极管D7阴极和第三MOS管Q3栅极连接，第四二极管D4阳极和第七二极管D7阳极之间设置有第四连接端子P4，控制器通过第四连接端子P4反馈升序信号，第二十电阻R20一端和第三MOS管Q3漏极连接，第八发光二极管D8阳极和第二十电阻R20另一端连接，第四MOS管Q4漏极连接在第七二极管D7阳极和第四二极管D4阳极之间，第九二极管D9阳极和第一三级管Q1集电极连接，第九二极管D9阴极连接在第三MOS管Q3栅极、第七二极管D7阴极、第六二极管D6阴极之间，第二一电阻R21一端和第二MOS管Q2栅极连接，第十五电阻R15另一端、第一三级管Q1发射极、第二发光二极管D2阴极、第十九电阻R19另一端、第八发光二极管D8阴极、第二一电阻R21另一端和接地端连接。

进一步的，所述检测模块还包括第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第十发光二极管D10、第十一发光二极管D11，所述第四MOS管Q4栅极连接在第四运算放大器U4输出端和第一二极管D1阳极之间，第四MOS管Q4源极和第十发光二极管D10阳极连接，第五MOS管Q5栅极连接在第三二极管D3阳极和第五运算放大器U5输出端之间，第五MOS管Q5漏极连接在第五二极管D5阳极和第六二极管D6阳极之间，第五MOS管Q5源极和第十一发光二极管D11阳极连接，第十发光二极管D10阴极、第十一发光二极管D11阴极和接地端连接。

进一步的，所述检测模块还包括第二二电阻R22，所述第二二电阻R22一端和第四二极管D4阳极连接，第二二电阻R22的另一端和接地端连接。

进一步的，所述所述检测模块还包括第二三电阻R23，所述第二三电阻R23一端和第五二极管D5阳极连接，第二三电阻R23的另一端和接地端连接。

进一步的，所述检测模块还包括第二四电阻R24，所述第二四电阻R24一端和第四MOS管Q4栅极连接，第二四电阻R24的另一端和接地端连接。

进一步的，所述检测模块还包括第二五电阻R25，所述第二五电阻R25一端和第五MOS管Q5栅极连接，第二五电阻R25的另一端和接地端连接。

进一步的，所述检测模块还包括第二六电阻R26，所述第二六电阻R26一端和第三MOS管Q3栅极连接，第二六电阻R26的另一端和接地端连接。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明可以自动获取控制器的设定幅值及对允许偏差值进行自动增设，可以根据变送器检测的目标对允许偏差幅值进行调整以提高故障检测电路对各个控制器的兼容性，并对控制器的故障点进行精准定位及示警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的整体结构示意图。

图2为检测模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明，应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

参阅附图，在此实施例中，因为目标参数会受环境温度、湿度、地面震动等因素造成数据信号上下波动，控制器在控制受控设备时会根据设定幅值的允许偏差值进行判断，目标不同，设定幅值及其允许偏差值也不尽相同，因此需要检测模块获取控制器的设定幅值并对允许偏差值进行自动增设以使得检测模块对控制器故障检测时的有效性，控制器的设定幅值通过第一连接端子P1反馈到第一运算放大器U1同相端，第一运算放大器U1输出端通过第一电阻R1与第一运算放大器U1反相端组成负反馈连接以使第一运算放大器U1输出端和第一电阻R1之间的信号幅值为设定幅值以此防止控制器的信号干扰，信号幅值一路经第二电阻R2、第三电阻R3到接地端回路，第二电阻R2和第三电阻R3间信号幅值反馈到第二运算放大器U2同相端，电源信号一路经第六电阻R6和第七电阻R7到接地端回路，第六电阻R6和第七电阻R7间电压信号经第五电阻R5反馈到第二运算放大器U2反相端，第二运算放大器U2差分运算，第二运算放大器U2输出端和第四电阻R4间信号幅值为差分后的幅值，通过设置第六电阻R6阻值改变允许偏差的下差幅值，根据变送器检测的目标按需设定第六电阻R6阻值，电源信号一路经第八电阻R8、第九电阻R9到接地端回路，第八电阻R8和第九电阻R9间信号经第十电阻R10反馈到第三运算放大器U3同相端和第十一电阻R11之间，第一运算放大器U1输出端信号经第十一电阻R11反馈到第三运算放大器U3同相端，第十三电阻R13为下拉电阻，第三运算放大器U3输出端通过第十二电阻R12与第三运算放大器U3反相端连接，第三运算放大器U3积分运算，通过设置第八电阻R8阻值改变允许偏差的上差幅值，根据变送器检测的目标按需设定第八电阻R8阻值，通过手动设置允许偏差幅值以提高检测模块对各个变送器的控制器的检测兼容性。

控制器通过第二连接端子P2、第三连接端子P3将数据信号反馈到第四运算放大器U4同相端、第五运算放大器U5反相端，当数据信号的电压幅值在设定幅值的允许偏差内时，控制器无需调整受控设备，在此状态下当控制器故障时会对受控设备发送升序/降序信号，升序/降序信号表为控制器控制受控设备调整当前工作状态，如升温/降温、升压/降压、增减流量等工作状态，第十四电阻R14和第十五电阻R15间信号同步反馈到第一三级管Q1集电极和第二MOS管Q2栅极，第二一电阻R21用于泄放第二MOS管Q2栅极寄生电容，第二MOS管Q2栅极和第二MOS管Q2源极达到导通压差，当控制器发送升序信号时，第四连接端子P4信号一路经第四二极管D4、第二MOS管Q2漏极、第二MOS管Q2源极、第二发光二极管D2到接地端回路，第二发光二极管D2导通，第二二电阻R22为下拉电阻，当控制器发送降序信号时，第五连接端子P5信号一路经第五二极管D5、第二MOS管Q2漏极、第二MOS管Q2源极、第二发光二极管D2到接地端回路，第二发光二极管D2导通，第二三电阻R23为下拉电阻，第二发光二极管D2导通表为误动作故障的指示信号，当数据信号的电压幅值未在设定幅值的允许偏差内时，控制器需要调整受控设备，在此状态下当控制器故障时会对受控设备发送升序/降序反向信号，当需要控制器对受控设备发送降序信号而因控制器故障对受控设备发送升序信号时，第三运算放大器U3输出端和第十二电阻R12之间的信号反馈到第四运算放大器U4反相端，第四运算放大器U4输出端信号一路经第一二极管D1、第十六电阻R16反馈到第一三级管Q1基极并使第一三级管Q1基极和第一三级管Q1发射极产生正向偏置，第二四电阻R24用于泄放第四MOS管Q4栅极寄生电容，第一三级管Q1导通，第十四电阻R14和第十五电阻R15间信号经第一三级管Q1发射极到接地端回路使得第二MOS管Q2栅极和第二MOS管Q2源极达不到导通压差，第二发光二极管D2截至，同时第四运算放大器U4信号同步反馈到第四MOS管Q4栅极，第四MOS管Q4栅极和第四MOS管Q4源极达到导通压差，第四MOS管Q4导通，第四连接端子P4信号另一路经第四MOS管Q4漏极、第四MOS管Q4源极、第十发光二极管D10到接地端回路，第十发光二极管D10导通，第十发光二极管D10导通表为误上调故障的指示信号，当需要控制器对受控设备发送升序信号而因控制器故障对受控设备发送降序信号时，第二运算放大器U2输出端和第四电阻R4之间的信号反馈到第五运算放大器U5反相端，第五运算放大器U5输出端信号一路经第三二极管D3、第十七电阻R17反馈到第一三级管Q1基极并使第一三级管Q1基极和第一三级管Q1发射极产生正向偏置，第一三级管Q1导通，同时第五运算放大器U5信号同步反馈到第五MOS管Q5栅极，第五MOS管Q5栅极和第五MOS管Q5源极达到导通压差，第五MOS管Q5导通，第二五电阻R25用于泄放第五MOS管Q5寄生电容，第五连接端子P5信号另一路经第五MOS管Q5漏极、第五MOS管Q5源极、第十一发光二极管D11到接地端回路，第十一发光二极管D11导通，第十发光二极管D10导通表为误下调故障的指示信号，考虑到当控制器需要调整受控设备而因控制器故障未对受控设备发送任何信号时，第十八电阻R18和第十九电阻R19间信号经第三MOS管Q3源极、第三MOS管Q3漏极、第二十电阻R20、第八发光二极管D8到接地端回路，第二六电阻R26用于泄放第三MOS管Q3寄生电容，第八发光二极管D8导通为无动作故障的指示信号，当控制器未发生故障时，第四连接端子P4信号经第七二极管D7反馈到第三MOS管Q3栅极，第五连接端子P5信号经第六二极管D6反馈到第三MOS管Q3栅极，当第三MOS管Q3栅极获得电压反馈时使第三MOS管Q3栅极和第三MOS管Q3源极无法达到导通压差第三MOS管Q3截至。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，包括变送器、控制器、检测模块、受控设备，所述变送器和控制器连接，控制器和检测模块及受控设备连接，变送器用于转换信号并反馈到控制器，控制器基于设定信号对数据信号判断处理，受控设备基于控制器反馈的信号进入到相应的工作状态，检测模块用于检测控制器故障点并进行示警，检测模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第一连接端子，所述第一运算放大器反相端和第一电阻一端连接，第一电阻另一端和第一运算放大器输出端连接，第二电阻一端和连接在第一电阻和第一运算放大器输出端之间，第三电阻一端和第二电阻另一端连接，第二运算放大器同相端连接在第二电阻和第三电阻之间，第四电阻一端和第二运算放大器输出端连接，第五电阻一端和第四电阻另一端连接，第二运算放大器反相端连接在第四电阻和第五电阻之间，第六电阻一端和电源连接，第七电阻一端和第六电阻另一端连接，第五电阻另一端连接在第六电阻和第七电阻之间，第八电阻一端和电源连接，第九电阻一端和第八电阻另一端连接，第十电阻一端连接在第八电阻和第九电阻之间，第十一电阻一端和第一运算放大器输出端连接，第十一电阻另一端和第三运算放大器同相端连接，第十电阻另一端连接在第十一电阻和第三运算放大器同相端之间，第十二电阻一端和第三运算放大器输出端连接，第十三电阻一端和第十二电阻另一端连接，第三运算放大器反相端连接在第十二电阻和第十三电阻之间，第一运算放大器同相端通过第一连接端子和控制器连接，第三电阻、第七电阻、第九电阻、第十三电阻的另一端和接地端连接，检测模块还包括第四运算放大器、第五运算放大器、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二一电阻、第一二极管、第二发光二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八发光二极管、第九二极管、第十发光二极管、第一三级管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第二连接端子、第三连接端子、第四连接端子、第五连接端子，所述第四运算放大器反相端连接在第三运算放大器同相端和第十二电阻之间，第一二极管阳极和第四运算放大器输出端连接，第十六电阻一端和第一二极管阴极连接，第十四电阻一端和电源连接，第十五电阻一端和第十四电阻另一端连接，第十七电阻一端和第十六电阻另一端连接，第三二极管阴极和第十七电阻另一端连接，第三二极管阳极和第五运算放大器输出端链接，第五运算放大器同相端连接在第二运算放大器输出端和第四电阻之间，控制器通过第二连接端子、第三连接端子将数据信号反馈到第四运算放大器同相端、第五运算放大器反相端，第一三级管集电极连接在第十四电阻和第十五电阻之间，第一三级管基极连接在第十六电阻和第十七电阻之间，第二MOS管漏极连接在第四二极管阴极和第五二极管阴极间，第二MOS管栅极和第一三级管集电极连接，第二MOS管源极和第二发光二极管阳极连接，第六二极管阳极和第五二极管阳极连接，第六二极管阳极和第五二极管阳极之间设置有第五连接端子，控制器通过第五连接端子反馈降序信号，第六二极管阴极和第三MOS管栅极连接，第十八电阻一端和电源连接，第十九电阻一端和第十八电阻另一端连接，第三MOS管源极连接在第十八电阻和第十九电阻之间，第七二极管阳极和第四二极管阳极连接，第七二极管阴极和第三MOS管栅极连接，第四二极管阳极和第七二极管阳极之间设置有第四连接端子，控制器通过第四连接端子反馈升序信号，第二十电阻一端和第三MOS管漏极连接，第八发光二极管阳极和第二十电阻另一端连接，第四MOS管漏极连接在第七二极管阳极和第四二极管阳极之间，第九二极管阳极和第一三级管集电极连接，第九二极管阴极连接在第三MOS管栅极、第七二极管阴极、第六二极管阴极之间，第二一电阻一端和第二MOS管栅极连接，第十五电阻另一端、第一三级管发射极、第二发光二极管阴极、第十九电阻另一端、第八发光二极管阴极、第二一电阻另一端和接地端连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，所述检测模块还包括第四MOS管、第五MOS管、第十发光二极管、第十一发光二极管，所述第四MOS管栅极连接在第四运算放大器输出端和第一二极管阳极之间，第四MOS管源极和第十发光二极管阳极连接，第五MOS管栅极连接在第三二极管阳极和第五运算放大器输出端之间，第五MOS管漏极连接在第五二极管阳极和第六二极管阳极之间，第五MOS管源极和第十一发光二极管阳极连接，第十发光二极管阴极、第十一发光二极管阴极和接地端连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，所述检测模块还包括第二二电阻，所述第二二电阻一端和第四二极管阳极连接，第二二电阻的另一端和接地端连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，所述检测模块还包括第二三电阻，所述第二三电阻一端和第五二极管阳极连接，第二三电阻的另一端和接地端连接。

5.根据权利要求2所述的一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，所述检测模块还包括第二四电阻，所述第二四电阻一端和第四MOS管栅极连接，第二四电阻的另一端和接地端连接。

6.根据权利要求2所述的一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，所述检测模块还包括第二五电阻，所述第二五电阻一端和第五MOS管栅极连接，第二五电阻的另一端和接地端连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能变送器的控制器故障检测电路，其特征在于，所述检测模块还包括第二六电阻，所述第二六电阻一端和第三MOS管栅极连接，第二六电阻的另一端和接地端连接。