CN208721314U - 一种太阳能供电的无线hart压力变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能供电的无线HART压力变送器，特点是包括压力传感器、设置有显示窗的外壳、压力信号处理电路、太阳能电池板、充电控制模块、锂电池、低功耗电源管理模块和无线HART通讯模块，压力传感器固定设置在外壳的底部，压力传感器与压力信号处理电路连接，压力信号处理电路与显示窗连接，太阳能电池板通过角度调节连接装置与外壳连接，充电控制模块设置在太阳能电池板与锂电池之间，锂电池的供电端与低功耗电源管理模块的输入端连接，低功耗电源管理模块的输出端与压力信号处理电路连接，压力信号处理电路通过无线HART通讯模块与上位机相互传输信号；优点是安装方便、能够保持较长时间工作且光电转换效率较高。

Description

一种太阳能供电的无线HART压力变送器

技术领域

本实用新型涉及一种压力变送器，尤其是一种太阳能供电的无线HART压力变送器。

背景技术

过程监测和控制系统被用于监控和控制工业过程的操作。工业过程被用于工业中以生产各种产品，诸如炼油、石油化工、造纸、食物等。在大规模生产中，必须监测和控制这些过程以在理想的参数范围内进行操作，压力是过程工业中最重要和最常见的参数之一。

在工业应用中，现场变送器测量到的参数常转换为4～20mA DC标准信号通过信号电缆传到控制系统，并常在4～20mA DC标准信号上叠加HART数字信号，用于现场仪表的维护和管理。

采用24V直流供电的压力变送器需要敷设专门的信号电缆，在一些特殊场合（比如大型循环水装置，罐区等），敷设信号电缆比较困难、费用高；目前基于无线HART协议的压力变送器已投入工业应用，特别是在罐区、循环水等装置上得到了用户的较高的认可。

目前基于无线HART的压力变送器通常采用电池直接供电，完全基于电池供电的压力变送器都存在需定期更换电池，废弃电池不利于环保的问题，一般通过降低测量频率达到延长电池工作时间的目的，然而降低测量频率会使测量的实时性变差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安装方便、能够保持长时间工作且光电转换效率较高的太阳能供电的无线HART压力变送器，整体电能消耗较低。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种太阳能供电的无线HART压力变送器，包括压力传感器、设置有显示窗的外壳、压力信号处理电路、太阳能电池板、充电控制模块、锂电池、低功耗电源管理模块和无线HART通讯模块，所述的压力传感器固定设置在所述的外壳的底部，所述的压力传感器与所述的压力信号处理电路连接，所述的压力信号处理电路与所述的显示窗连接，所述的太阳能电池板通过角度调节连接装置与所述的外壳连接，所述的充电控制模块设置在所述的太阳能电池板与所述的锂电池之间，所述的太阳能电池板用于对所述的充电控制模块提供充电电源，所述的充电控制模块用于控制所述的锂电池的充电状态，所述的锂电池的供电端与所述的低功耗电源管理模块的输入端连接，所述的低功耗电源管理模块的输出端与所述的压力信号处理电路连接，所述的压力信号处理电路通过所述的无线HART通讯模块与上位机相互传输信号。

所述的压力信号处理电路包括压力信号调理模块、数据处理中心、按钮显示器模块和串口通讯模块，所述的数据处理中心分别与所述的压力信号调理模块、所述的按钮显示器模块、所述的串口通讯模块及所述的低功耗电源管理模块连接，所述的数据处理中心通过所述的无线HART通讯模块与上位机相互传输信号，所述的压力传感器与所述的压力信号调理模块连接，所述的低功耗电源管理模块的输出端分别与所述的压力信号调理模块、所述的按钮显示器模块、所述的无线HART通讯模块及所述的串口通讯模块连接。

所述的角度调节连接装置包括刚性连接杆和万向节，所述的刚性连接杆的一端与所述的外壳固定连接，所述的刚性连接杆的另一端通过所述的万向节与所述的太阳能电池板连接。能够根据需要通过万向节调整阳光对太阳能电池板的入射角，从而提高光电转换效率，太阳能电池板可根据需要设置在外壳的上方或侧方。

所述的压力传感器的下部设置有螺纹接口。设置螺纹接口可根据需要与保护套管连接或与外接电缆连接，增加了装置安装的方便性。

所述的充电控制模块用于根据所述的太阳能电池板的输出电压及所述的锂电池的电量控制所述的锂电池的充电状态。

所述的锂电池的充电状态包括涓流充电状态、恒流充电状态和恒压充电状态，所述的设定值为4.2V。根据太阳能电池板的输出电压及锂电池的电量采用不同的充电模式，能够有效提高充电效率，当锂电池电压低于3V时，对其充电只能采用涓流充电；当锂电池电压高于3V时，采用恒流充电，以较快的速度充电；当锂电池电量快满时（约为锂电池容量的85%），需要再次采用慢充，即恒压充电，当锂电池电压达到4.2V时，停止充电，防止过度充电对锂电池造成伤害。

所述的锂电池包括电池芯和保护电路，所述的保护电路包括分别与所述的电池芯连接的过压保护电路、低压保护电路、过温保护电路和过载保护电路。对锂电池进行有效保护，增加锂电池使用寿命。

所述的低功耗电源管理模块设置有电池低电压报警模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用太阳能电池板和锂电池给压力信号处理电路提供电能，安装及维护方便，能够保持长时间工作，并且测量的实时性较好；外壳通过角度调节连接装置与太阳能电池板连接，能够根据需要调整阳光对太阳能电池板的入射角，充分提高了太阳能电池板光电转换效率，并且不会影响对显示窗上显示数据的观察；低功耗电源管理模块对压力信号处理电路中各模块的供电进行管理，能够及时关闭暂时不需要用电的模块，降低整体电能消耗；采用无线HART通讯模块与上位机相互传输信号，操作人员能够在外部上位机上观察实时数据并发送控制信号到压力信号处理电路，且能有效降低安装成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理框图；

图3为本实用新型中锂电池的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：一种太阳能供电的无线HART压力变送器，包括压力传感器1、设置有显示窗21的外壳2、压力信号处理电路、太阳能电池板3、充电控制模块4、锂电池5、低功耗电源管理模块61和无线HART通讯模块62，压力传感器1固定设置在外壳2的底部，压力传感器1与压力信号处理电路连接，压力信号处理电路与显示窗21连接，太阳能电池板3通过角度调节连接装置与外壳2连接，角度调节连接装置包括刚性连接杆71和万向节72，刚性连接杆71的一端与外壳2固定连接，刚性连接杆71的另一端通过万向节72与太阳能电池板3连接，充电控制模块4设置在太阳能电池板3与锂电池5之间，太阳能电池板3用于对充电控制模块4提供充电电源，充电控制模块4用于根据太阳能电池板3的输出电压及锂电池5的电量控制锂电池5的充电状态，锂电池5的供电端与低功耗电源管理模块61的输入端连接，压力信号处理电路通过无线HART通讯模块62与上位机67相互传输信号，压力信号处理电路包括压力信号调理模块63、数据处理中心64、按钮显示器模块65和串口通讯模块66，数据处理中心64分别与压力信号调理模块63、按钮显示器模块65、串口通讯模块66及低功耗电源管理模块61连接，数据处理中心64通过无线HART通讯模块62与上位机67相互传输信号，压力传感器1与压力信号调理模块63连接，低功耗电源管理模块61的输出端分别与压力信号调理模块63、按钮显示器模块65、无线HART通讯模块62及串口通讯模块66连接，按钮显示器模块65与显示窗21连接。

实施例二：其余部分与实施例一相同，其不同之处在于压力传感器1的下部设置有螺纹接口22，低功耗电源管理模块61设置有电池电压报警模块68。

实施例三：其余部分与实施例一相同，其不同之处在于锂电池5的充电状态包括涓流充电状态、恒流充电状态和恒压充电状态，设定值为4.2V，锂电池5包括电池芯51和保护电路，保护电路包括分别与电池芯51连接的过压保护电路52、低压保护电路53、过温保护电路54和过载保护电路55。其中，当锂电池电压低于3V时，控制其充电状态为涓流充电状态；当锂电池电压高于3V时，控制其充电状态为恒流充电状态，即以较快的速度充电；当锂电池电量快满时（约为锂电池容量的85%），需要再次采用慢充，即控制其充电状态为恒压充电状态，当锂电池电压达到4.2V时，停止充电，防止过度充电对锂电池造成伤害。

Claims (8)

1.一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于包括压力传感器、设置有显示窗的外壳、压力信号处理电路、太阳能电池板、充电控制模块、锂电池、低功耗电源管理模块和无线HART通讯模块，所述的压力传感器固定设置在所述的外壳的底部，所述的压力传感器与所述的压力信号处理电路连接，所述的压力信号处理电路与所述的显示窗连接，所述的太阳能电池板通过角度调节连接装置与所述的外壳连接，所述的充电控制模块设置在所述的太阳能电池板与所述的锂电池之间，所述的太阳能电池板用于对所述的充电控制模块提供充电电源，所述的充电控制模块用于控制所述的锂电池的充电状态，所述的锂电池的供电端与所述的低功耗电源管理模块的输入端连接，所述的低功耗电源管理模块的输出端与所述的压力信号处理电路连接，所述的压力信号处理电路通过所述的无线HART通讯模块与上位机相互传输信号。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的角度调节连接装置包括刚性连接杆和万向节，所述的刚性连接杆的一端与所述的外壳固定连接，所述的刚性连接杆的另一端通过所述的万向节与所述的太阳能电池板连接。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的压力信号处理电路包括压力信号调理模块、数据处理中心、按钮显示器模块和串口通讯模块，所述的数据处理中心分别与所述的压力信号调理模块、所述的按钮显示器模块、所述的串口通讯模块及所述的低功耗电源管理模块连接，所述的数据处理中心通过所述的无线HART通讯模块与上位机相互传输信号，所述的压力传感器与所述的压力信号调理模块连接，所述的低功耗电源管理模块的输出端分别与所述的压力信号调理模块、所述的按钮显示器模块、所述的无线HART通讯模块及所述的串口通讯模块连接，所述的按钮显示器模块与所述的显示窗连接。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的压力传感器的下部设置有螺纹接口。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的充电控制模块用于根据所述的太阳能电池板的输出电压及所述的锂电池的电量控制所述的锂电池的充电状态。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的锂电池的充电状态包括涓流充电状态、恒流充电状态和恒压充电状态，当锂电池电压达到4.2V时停止充电。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的锂电池包括电池芯和保护电路，所述的保护电路包括分别与所述的电池芯连接的过压保护电路、低压保护电路、过温保护电路和过载保护电路。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能供电的无线HART压力变送器，其特征在于所述的低功耗电源管理模块设置有电池电压报警模块。