CN206331035U - 一种多功能电压电流变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能电压电流变送器，包括用于采集电压信号的电压调理单元、用于采集电流信号的电流调理单元、A/D转换单元、主控单元以及信号输出单元；电压调理单元和电流调理单元与A/D转换单元的输入端相连，A/D转换单元的输出端和信号输出单元的输入端连接主控单元；变送器还包括温度检测单元和报警单元，温度检测单元和报警单元与主控单元相连。本实用新型通过在电压电流变送器中设置温度检测单元和报警单元，当温度检测单元检测到环境温度达到一定高范围时，通过报警单元进行报警，提醒工作人员及时进行维修。

Description

一种多功能电压电流变送器

技术领域

本实用新型涉及一种多功能电压电流变送器，属于信号处理技术领域。

背景技术

市场现有的电压电流变送器功能较为单一，仅仅是单一的模拟量输入，开关量输出，而且通道数相对较少，对于要求通道数较多的情况下，单一模块力不从心，而多个模块安装，布线，程序都较为复杂。

市场上的电压电流变送器模块使用的AD大多数只有12位，精度较差，对于精度要求高的场合就不再满足要求。电路方面很多模块采用复杂电路处理，这样固然解决了一些问题，同时也带来了新的问题，例如：电路复杂、线性较差、信号在受干扰时自激震荡、极易受干扰等问题。

另外，大多数电压电流变送器模块采用了外部看门狗定时器作为整个模块的运行保护，当遇到强辐射信号时，可防止出现停机不起的状态，但外部看门狗在恶劣情况下也是会失效的，比如高湿度高温度环境下，管脚氧化，脱焊等，这样即使是使用外部看门狗也会不起作用，最终导致死机。而现有的电压电流变送器由于没有环境温度检测功能，对于一般环境够用了，但是，当环境温度过高时，会导致电压电流变送器的工作性能变差，严重时可能会导致变送器烧坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多功能电压电流变送器，用于解决由于电压电流变送器无法检测环境温度导致当环境温度过高时变送器的性能变差甚至烧毁这一技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多功能电压电流变送器，包括以下方案：

方案一：该电压电流变送器包括用于采集电压信号的电压调理单元、用于采集电流信号的电流调理单元、A/D转换单元、主控单元以及信号输出单元；所述电压调理单元和电流调理单元与所述A/D转换单元的输入端相连，所述A/D转换单元的输出端和信号输出单元的输入端连接所述主控单元；所述变送器还包括温度检测单元和报警单元，所述温度检测单元和报警单元与所述主控单元相连。

方案二：在方案一的基础上，所述变送器还包括开关量输出单元，所述开关量输出单元与所述主控单元相连。

方案三、四：分别在方案一、二的基础上，所述信号输出单元为RS485输出单元。

方案五、六：分别在方案三、四的基础上，所述变送器还包括电源单元，所述电源单元与所述主控单元供电相连。

本实用新型的有益效果是：

通过在电压电流变送器中设置温度检测单元和报警单元，当温度检测单元检测到环境温度达到一定高范围时，通过报警单元进行报警，提醒工作人员及时进行维修。

进一步的，通过RS485输出单元将处理后的温度信息以及输入电压/电流信号发送给上位机，便于信息的查阅。

附图说明

图1是多功能电压电流变送器的结构框图；

图2是电流调理单元的电路结构图；

图3是电压调理单元的电路结构图；

图4是开关量输出单元的电路结构图；

图5是温度检测单元的电路结构图；

图6是报警单元的电路结构图；

图7是RS485输出单元。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，多功能电压电流变送器包括电流调理单元、电压调理单元、A/D转换单元、主控单元、开关量输出单元、温度检测单元、蜂鸣器报警单元、电源单元以及RS485输出单元。其中，电流调理单元、电压调理单元和A/D转换单元构成了信号处理单元，RS485输出单元为变送器的信号输出单元。下面就电压电流变送器中的每个单元进行详细介绍。

1)电流调理单元

电流调理单元主要用于将4～20mA电流转化成0.4～2V电压，其电路结构图如图2所示。电流调理单元的取样方式采用最为简单的大功率精密贴片电阻取样方式，简单易用，还能保证线性度，F1是一个30mA的自恢复保险丝作为前端输入电流保护，防止输入电流过大，电容C41与电阻R44组成简单得滤波电路，后端的U10是由SGM358组成的跟随器电路，限制输入电压过大以防止损坏A/D芯片，C40是U10(SGM358)的去耦电容。

当然，在实现相同功能的情况下，上述SGM358也可替换成LMV358和LM358。

2)电压调理单元

电压调理单元的电路结构图如图3所示，该电压调理单元能够接受-5V到+5V的量程范围，也能够接受0V到10V的量程范围，是一个复用电路。其基本原理是一个加法器，一端给一个标准的+5V基准电压使整体输入电压抬高5V，这样就能接受-5V的电压输入，通过跳线方式可以调节到0V到10V量程的端口，此时后端的运放LM358组成跟随器即可实现对0V到10V电压的采集，此时下拉电阻R16改为1M，提高输入阻抗，后端两个电阻R10和R14是精密的取样电阻用于线性降压给A/D转换单元，C9是LM358的去耦电容。

3)开关量输出单元

开关量输出单元的电路结构图如图4所示，该开关量输出单元是一个简单的继电器驱动电路，Q9(8050)作为驱动继电器的驱动管，1n4148作为续流二极管保护驱动管Q9(8050)不受继电器RELAY1的反相电压的损坏。

5)温度检测单元

温度检测单元的电路结构图如图5所示，该温度检测单元选用了较为常见的DS18B20传感器，该温度传感器操作简单，测量精度为0.0625摄氏度，精度满足要求。

6)报警单元

该报警单元采用蜂鸣器报警，其电路结构图如图6所示。当温度高于报警设定值时，主控单元就会输出高电位，三极管QV2(8050)导通，蜂鸣器输出报警信号，提醒用户及时处理。当然也可将蜂鸣器替换成LED灯，当LED灯常亮时表示报警。

7)RS485输出单元

RS485输出单元的电路结构图如图7所示，485总线输出为物理接口，具有传输距离远，抗干扰能力强，连接拓扑简单等优点。485总线使用的通信协议为MODBUS_RTU，该协议具有国际通用性，任何支持MODBUS_RTU的主机都可以使用该模块进行数据传输，带有CRC16数据校验，保证了数据传输的可靠性，整个模块采用了32位浮点数传输，可以达到很高的精度，该通讯写协议支持标准指令中的大部分，只需连接好485总线，设定好数据格式即可使用，程序还支持矫正使不出现细微损失。

需要注意的是，上述各个单元的具体电路仅是作为一种具体的实施例，在实现同等功能的情况下，可以对各个电路进行适当修改，也可替换成现有技术中其他可行的具体电路模块。

另外，主控单元可以采用单片机或者是其他控制器。A/D转换单元采用现有技术中所提供的电路结构，此处不再赘述。其中，A/D转换单元采用16位精度的ADC，精度远远超过常用模块中12位精度的ADC，可以更精确的采集数据。

在上述的电压电流变送器中，当有电流信号时，4～20mA模拟电流输入信号经过电流调理单元进行处理，转变成0.4～2V的模拟电压信号，然后经过A/D转换单元和主控单元进行处理，最后经过RS485输出单元发送给上位机，以便查询。当有电压信号时，-5～+5V或者0～10V的模拟电压输入信号经过电压调理单元进行处理，然后经过A/D转换单元和主控单元进行处理，最后经过RS485输出单元发送出去。由于A/D转换单元选择接收模拟电流输入信号和模拟电压输入信号属于现有技术，此处不再赘述。

在电压电流变送器工作过程中，温度检测单元实时监测电压电流变送器的环境温度，并将该温度信号发送给主控单元。主控单元对该温度信号进行比较判断，当该温度信号高于报警设定阈值时，主控单元控制蜂鸣器进行报警。报警设定阈值的具体大小需要用户根据实际情况预先设定在主控单元中。

另外，主控单元还负责将接收到的温度信号进行处理，然后通过RS485输出单元发送给上位机，以供随时查阅。

Claims (4)

1.一种多功能电压电流变送器，包括用于采集电压信号的电压调理单元、用于采集电流信号的电流调理单元、A/D转换单元、主控单元以及信号输出单元；所述电压调理单元和电流调理单元与所述A/D转换单元的输入端相连，所述A/D转换单元的输出端和信号输出单元的输入端连接所述主控单元；其特征在于，所述变送器还包括温度检测单元和报警单元，所述温度检测单元和报警单元与所述主控单元相连。

2.根据权利要求1所述的多功能电压电流变送器，其特征在于，所述变送器还包括开关量输出单元，所述开关量输出单元与所述主控单元相连。

3.根据权利要求1或2所述的多功能电压电流变送器，其特征在于，所述信号输出单元为RS485输出单元。

4.根据权利要求3所述的多功能电压电流变送器，其特征在于，所述变送器还包括电源单元，所述电源单元与所述主控单元供电相连。