CN207036332U - 一种高压流量自控仪的信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压流量自控仪的信号处理系统。该系统包括压力变送器和高压流量自控仪变送器，所述高压流量自控仪变送器包括：采集电阻，与所述压力变送器的输出端并联，用于采集压力变送器输出的模拟参数值；放大滤波电路，其输入端与所述采集电阻相连，用于对所述模拟参数值进行放大和滤波处理；模数转换电路，与所述放大滤波电路的输出端相连，用于将放大滤波处理后的模拟参数值转换为数字参数值；通信模块，与所述模数转换电路相连，用于将数字参数值基于设定通信协议发送给外部设备。实现了对低电流信号进行高精度采集，进而保证最终读取数值正确稳定。

Description

一种高压流量自控仪的信号处理系统

技术领域

本实用新型涉及压力信号的检测技术领域，尤其涉及一种高压流量自控仪的信号处理系统。

背景技术

高压流量自控仪适用于油田高压注水、注聚工程。它由“流量计”、“控制器”和“流量调节机构”三部分通过电性连接组成，流量计将采集的流量值发送给控制器，控制器把该流量值与用户预先设置值进行比较，若两者的差值大于规定的范围，控制器就会向流量调节机构发出调节指令，使流量值接近或等于设定值，保持注水排量的稳定。

高压流量自控仪一般用于阀组间多台表并联使用，且每个管线上都有一个独立的压力变送器，压力变送器与高压流量自控仪电性连接。为了实现高压流量自控仪高压场合的自诊断功能保护，需要将压力变送器信号传输到高压流量自控仪中，且为了实现压力变送器信号上传，需要将该信号接入到高压流量自控仪，再通过高压流量自控仪进行信号的处理和传输，最终上传到与高压流量自控仪电性连接的外部服务器。

考虑到技术的广泛和通用性，现有的压力变送器都具有标准4-20mA输出信号。一方面由于信号要从外部电路连接的压力变送器传进来，通过高压流量自控仪后再传输到外部服务器，整个过程并不是在一个整体的装置中进行，当信号在外部电路中传输时容易受到外界信号的干扰，而使所采集的信号与实际传输的信号相比被减弱，另一方面电路元件会随时间、温度而产生参数漂移，也会导致最终采集到的信号数据产生较大的误差。

实用新型内容

本实用新型提供一种高压流量自控仪的信号处理系统，以实现对低电流信号进行高精度采集，进而保证最终读取数值正确稳定。

本实用新型实施例提供了一种高压流量自控仪的信号处理系统，包括压力变送器和高压流量自控仪变送器，所述高压流量自控仪变送器包括：

采集电阻，与所述压力变送器的输出端并联，用于采集压力变送器输出的模拟参数值；

放大滤波电路，其输入端与所述采集电阻相连，用于对所述模拟参数值进行放大和滤波处理；

模数转换电路，与所述放大滤波电路的输出端相连，用于将放大滤波处理后的模拟参数值转换为数字参数值；

通信模块，与所述模数转换电路相连，用于将数字参数值基于设定通信协议发送给外部设备。

进一步地，所述高压流量自控仪变送器还包括稳压处理电路，连接在所述压力变送器的输出端和采集电阻之间。

进一步地，所述压力变送器输出的模拟参数值的取值范围是4-20mA；放大滤波后输出的模拟参数值的取值范围是360mv～1800mv。

进一步地，所述模数转换电路为16位模数转换芯片。

进一步地，所述通信模块采用IIC接口进行通信。

进一步地，所述放大滤波电路为ADI的AD6XX系列轨对轨仪表放大器电路。

进一步地，所述高压流量自控仪变送器还包括处理和显示模块，与所述模数转换电路和所述通信模块相连，用于对数字参数值进行处理，并提供给所述通信模块进行通信，和进行显示。

本实用新型的有益效果是：通过对压力变送器输出的低电流信号经过采集电阻转换为电压信号，然后利用放大滤波电路对电压信号进行放大和滤波处理，再通过模数转换电路得到对应的数字信号，解决了低电流信号传输过程中被弱化，采集精度低的问题，实现了对低电流信号进行高精度采集，进而达到保证最终读取数值正确稳定的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一提供的一种高压流量自控仪信号处理系统的电路图；

图2是本实用新型实施例二提供的另一种高压流量自控仪信号处理系统的电路图；

图3是本实用新型实施例二中的处理和显示模块内部电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种高压流量自控仪的信号处理系统的电路图，该系统可适用于对高压流量自控仪采集的低电流压力信号进行稳定处理的情况，通过图1所示的电路图对信号进行放大、滤波和模数转换处理。如图1所示，高压流量自控仪的信号处理系统包括压力变送器10和高压流量自控仪变送器20，所述高压流量自控仪变送器包括：采集电阻201，与所述压力变送器10的输出端并联，用于采集压力变送器输出的模拟参数值；放大滤波电路202，其输入端2和输入端3与所述采集电阻相连，用于对所述模拟参数值进行放大和滤波处理；模数转换电路203，与所述放大滤波电路202的输出端6相连，用于将放大滤波处理后的模拟参数值转换为数字参数值；通信模块204，与所述模数转换电路203相连，用于将数字参数值基于设定通信协议发送给外部设备。

具体的，压力变送器10输出电流信号至采集电阻201，采集电阻201将采集到的电流信号转化为电压信号并传输至放大滤波电路202，放大滤波电路202将该电压信号进行放大和滤波处理，得到稳定的电压信号，然后将该稳定的电压信号传输至模数转换电路203，模数转换电路203对该稳定的电压信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号并传输至通信模块204，通信模块204将数字信号发送给外部设备。

具体的，该信号处理系统还包括稳压处理电路205，连接在所述压力变送器10的输出端和所述采集电阻201之间。对所述稳压处理电路205施加24V电压，用于对所述压力变送器10输出的电流信号进行稳定处理。

具体的，由于现有的压力变送器都具有标准的4-20mA输出信号，所以本实用新型实施例所述的压力变送器10输出的模拟参数值的取值范围是4-20mA。高压流量自控仪变送器接收压力变送器输出的电流信号I，经过阻值为R的采集电阻201转换得到对应的电压信号U＝I*R，然后将该电压信号U经过放大滤波电路的输入端2和输入端3接入仪表放大滤波电路202进行放大和滤波处理，放大滤波后输出的模拟参数值的取值范围是360mV-1800mV的稳定信号值，然后将该稳定信号值通过放大滤波电路的输出端6与模数转换电路203的输入端1传输至模数转换电路203，通过模数转换公式“-1*(-2^n-1)*PGA*(VIN+-VIN-)/2.048”得到对应的二进制数字信号，其中n为模数转换电路203对应的位数，PGA为相应的放大倍数，该放大倍数可根据需要通过编程设置，VIN+输入模数转换电路203电压信号值，VIN-为模数转换电路203设定的参考电压，2.048为模数转换电路内部的一个电压基准。将通过模数转换器得到的数字信号传输至与模数转换电路相连的通信模块204，所述通信模块204基于设定通信协议发送给外部设备。

具体的，所述模数转换电路203为带IIC接口的16位模数转换芯片，该芯片可实现高精度模数转换，保证信号在模数转换过程中的精度。通过该芯片得到的数字信号的计算公式为：-1*(-32768)*PGA*(VIN+-VIN-)/2.048。

具体的，所述放大滤波电路202为ADI的AD6XX系列轨对轨仪表放大器电路，该放大滤波电路对采集到的4-20mA信号进行可靠的放大滤波处理。

具体的，所述通信模块204采用IIC接口进行通信，通信模块的时钟信号输入端与模数转换电路时钟信号的输出端3连接，通信模块的数据信号输入端与模数转换电路数据信号输出端4连接，保证了数据信号和时钟信号的并行传输。

具体的，所述通信模块204内置MSP430F4XX系列处理器(图中未示出)，该处理器用于对所有数字信号的通信采集、4-20mA数值转换和压力值的计算。通信模块204通过MSP430F4XX处理器采集数字信号，然后该处理器在对采集到的数字信号进行从数字信号到模拟信号再到电压信号再到电流信号的转换，最终再通过相应的计算得到电流信号对应的压力值。

本实施例的技术方案，先将压力传感器10输出的低电流信号经采集电阻201转换为电压信号，再由放大滤波电路202对电压信号进行放大滤波处理，放大滤波后的电压信号由模数转换电路203转换为数字信号，通过上述处理过程，解决了低电流信号传输过程中被弱化，采集精度低的问题，实现了对低电流信号进行高精度采集，进而达到保证最终读取数值正确稳定的效果。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的一种高压流量自控仪的信号处理系统的电路图，在上述实施例一的基础上，高压流量自控仪信号处理系统还包括处理和显示模块206，与所述模数转换电路203和所述通信模块204相连，用于对数字参数值进行处理，并提供给所述通信模块204进行通信和显示，。图3提供了所述处理和显示模块206的内部电路图。

具体的，压力变送器10输出电流信号至采集电阻201，采集电阻201将采集到的电流信号转化为电压信号并传输至放大滤波电路202，放大滤波电路202将该电压信号进行放大和滤波处理，得到稳定的电压信号，然后将该稳定的电压信号传输至模数转换电路203，模数转换电路203对该稳定的电压信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号并传输至处理和显示模块206，处理和显示模块对接收的数字信号进行稳定性处理，将处理后的数字信号输出至通信模块204，通信模块204将数字信号发送给外部设备。

具体的，图3提供了所述处理和显示模块的内部电路图，该电路包括ADUM1250芯片，该芯片的数据信号输入端2与模数转换电路203数据信号的输出端4连接，时钟信号的输入端3与模数转换电路203时钟信号的输出端3连接，数据信号输出端7和时钟信号输出端6与通信模块204连接，将数据信号和时钟信号传输至通信模块204。该电路的输入端时钟线、数据线、输出端时钟线、数据线都上拉电阻，上拉电阻R2、R3、R4和R5的阻值相等，此处优选2.2K。当模数转换电路203将信号传输至处理和显示模块206，经过处理和显示模块206的内部电路，可将传输信号进一步稳定化，对显示模块206起到保护作用。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种高压流量自控仪的信号处理系统，包括压力变送器和高压流量自控仪变送器，其特征在于，所述高压流量自控仪变送器包括：

采集电阻，与所述压力变送器的输出端并联，用于采集压力变送器输出的模拟参数值；

放大滤波电路，其输入端与所述采集电阻相连，用于对所述模拟参数值进行放大和滤波处理；

模数转换电路，与所述放大滤波电路的输出端相连，用于将放大滤波处理后的模拟参数值转换为数字参数值；

通信模块，与所述模数转换电路相连，用于将数字参数值基于设定通信协议发送给外部设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

稳压处理电路，连接在所述压力变送器的输出端和所述采集电阻之间。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

压力变送器输出的模拟参数值的取值范围是4-20mA；

放大滤波后输出的模拟参数值的取值范围是360mv～1800mv。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述模数转换电路为16位模数转换芯片。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述通信模块采用IIC接口进行通信。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述放大滤波电路为ADI的AD6XX系列轨对轨仪表放大器电路。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

处理和显示模块，与所述模数转换电路和所述通信模块相连，用于对数字参数值进行处理，并提供给所述通信模块进行通信，和进行显示。