CN215262223U - 数字型电接点压力表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种数字型电接点压力表，其特征在于，包括：压力传感器经滤波器和差分放大器连接MCU的ADC单元；所述MCU通过RS485通信芯片进行数字量通信，通过HART通信电路进行模拟量通信。可直接安装于现场压力测量点或安装于试验台控制屏上，既可用按键现场设定零点值、满度值、接点压力值等多种参数，也可通过RS485或HART总线功能实现网络、数字信号传输以及变送器参数远程设定和调校。

Description

数字型电接点压力表

技术领域

本实用新型涉及新型智能仪器仪表技术领域，尤其涉及一种数字型电接点压力表。

背景技术

电接点压力表广泛应用于石油、化工、冶金、电站能工业部门或机电设备配套中测量无爆炸危险的各种流体介质的压力，通常，仪表经与相应的电气器件（如继电器及接触器等）配套使用，即可对被测（控）的压力系统实现自动控制和发信（报警）的目的。目前工业现场广泛使用的多为传统的指针式电接点压力表，利用弹簧管和拉杆齿轮等传动部件来实现，简单但有其固有缺点，容易机械疲劳，时间长老化严重，且易受振动等环境因素影响，测量精度不高。

而且随着生产自动化程度的不断提高，过程控制应用中实时性要求也不断提高，在很多工业场合都需要根据现场压力被测参数的变化，来及时调整控制输出，传统的指针式仪表没有数字链路，不易实现。

实用新型内容

为了克服现有技术当中存在的缺陷和不足，本实用新型提出了一种新型的数字型电接点压力表，集压力测量、显示、接点控制及变送输出于一体。可直接安装于现场压力测量点或安装于试验台控制屏上，既可用按键现场设定零点值、满度值、接点压力值等多种参数，也可通过RS485或HART总线功能实现网络、数字信号传输以及变送器参数远程设定和调校。

仪表具备支持Modbus-RTU协议的RS-485通讯接口，也具备支持HART通信协议的4-20mA电流输出接口，可远传给二次仪表，同时内置了多路继电器开关量输出，可以输出上下限报警信号，配有隔爆型的声光报警器，方便现场使用。采用HART＋RS485双数字链路，可同时支持多种上位机系统，多波特率自适应，方便用户组网使用。

其具体采用以下技术方案：

一种数字型电接点压力表，其特征在于，包括：压力传感器经滤波器和差分放大器连接MCU的ADC单元；所述MCU通过RS485通信芯片进行数字量通信，通过HART通信电路进行模拟量通信。

进一步地，所述MCU内置有FLASH存储模块，并连接有显示屏和按键模块。

进一步地，NTC热敏电阻设置于所述压力传感器的工作环境中，并连接MCU。

进一步地，所述滤波器为差分低通滤波器；基准电压源分别为所述压力传感器提供激励电压，及为ADC单元提供基准电压。

进一步地，所述MCU通过RS485通信芯片连接通信终端，通过HART通信电路连接二次仪表。

进一步地，所述MCU通过继电器连接声光报警模块。

进一步地，外部供电电源经DC-DC隔离电源连接RS485通信芯片，经LDO线性稳压器连接MCU。

进一步地，所述MCU采用基于ARM@Cortex-M23内核的微控制器M263；所述HART通信电路包括MAXIM公司的DS8500芯片。

本实用新型及其优选方案集压力测量、显示、接点控制及变送输出于一体。可直接安装于现场压力测量点或安装于试验台控制屏上，既可用按键现场设定零点值、满度值、接点压力值等多种参数，也可通过RS485或HART总线功能实现网络、数字信号传输以及变送器参数远程设定和调校。

仪表具备支持Modbus-RTU协议的RS-485通讯接口，也具备支持HART通信协议的4-20mA电流输出接口，可远传给二次仪表，同时内置了多路继电器开关量输出，可以输出上下限报警信号，配有隔爆型的声光报警器，方便现场使用。采用HART＋RS485双数字链路，可同时支持多种上位机系统，多波特率自适应，方便用户组网使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1是本实用新型整体设计和原理示意图。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

如图1所示，本实施例采用基于ARM@Cortex-M23内核的超低功耗微控制器M263作为主控芯片，采用MCU内置的FLASH进行数据存储，保证具备掉电存储和数据恢复功能。采用高亮度LED屏作为人机交互的显示单元。该芯片内置512KB Flash、96KB SRAM，基于 Arm®Cortex®-M23 内核，支持 Armv8-M 指令集架构。其工作频率达 64 MHz ，支持32 位硬件乘法器 / 除法器，运算性能强劲。

支持DC24V和AC220V两种外部供电方式，电源经高效率开关电源转换器稳定输出3.3V供仪表使用。

压力传感器产生的模拟信号经过滤波器滤除了干扰信号，再经过差分放大器放大后送入MCU的ADC单元进行模数转换，经过高速采样运算，得到相应的数字信号，同时利用NTC热敏电阻（图中未示出）检测压力传感器的使用环境温度，可以实现经过多段温度补偿和曲线拟合后得到准确的测量值，降低温度漂移影响，提高测量精度。

显示模块通过MCU的I/O扫描驱动LED屏幕显示当前测量值，同时采集按键输入信号，用于切换屏幕显示内容和设定仪表参数。

通信模块采用RS-485半双工模式，遵循标准MODBUS_RTU协议，兼容多种波特率，方便用户组网。在结构上，使用户既可方便地通过数码显示器上的按钮对变送器进行组态、设置和标定，也可通过支持Modbus-RTU协议的RS485进行在线操作。

模拟量输出采用电流环输出标准4-20mA信号，且支持HART现场通信协议，它采用的是MAXIM公司的DS8500芯片，该器件集成了1200Hz/2200Hz FSK信号调制、解调功能，具有极低功耗，在测量过程中将4~20mA的模拟信号叠加一个0.5mA的正弦调制波。这样就达到了将模拟信号与数字信号的同时进行而互不干扰。

常开常闭继电器输出用于上下限报警输出以及驱动声光报警。当监测到测量值超过上限报警值、低于下限报警值、超出上限与下限设定的区间报警值时，报警器会立即鸣笛报警，并输出开关量信号。

仪表采用100外形的防爆外壳进行电路安装，可配置防爆的声光报警器。

进一步地，结合本实施例提供的以上硬件模块设计，还可以对本方案进行进一步的优化完善：

1、采用HART＋RS485双数字链路，结合防冲突仲裁技术，可同时支持多种上位机系统，多波特率自适应，方便用户组网使用。

2、压力传感器采用膜片隔离技术，进一步提升性能的稳定性。结合现有的全数字化温度补偿技术，多条温度校对曲线，可大幅降低温度漂移，提高了测量精度。

3、在信号采集前端采用射频干扰滤波器，可有效防止现场对讲机等射频信号对采样值的干扰和影响。

4、可内置雷击浪涌保护模块，工频抗干扰设计，适用于复杂的工业现场。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的数字型电接点压力表，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种数字型电接点压力表，其特征在于，包括：压力传感器经滤波器和差分放大器连接MCU的ADC单元；所述MCU通过RS485通信芯片进行数字量通信，通过HART通信电路进行模拟量通信。

2.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：所述MCU内置有FLASH存储模块，并连接有显示屏和按键模块。

3.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：NTC热敏电阻设置于所述压力传感器的工作环境中，并连接MCU。

4.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：所述滤波器为差分低通滤波器；基准电压源分别为所述压力传感器提供激励电压，及为ADC单元提供基准电压。

5.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：所述MCU通过RS485通信芯片连接通信终端，通过HART通信电路连接二次仪表。

6.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：所述MCU通过继电器连接声光报警模块。

7.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：外部供电电源经DC-DC隔离电源连接RS485通信芯片，经LDO线性稳压器连接MCU。

8.根据权利要求1所述的数字型电接点压力表，其特征在于：所述MCU采用基于ARM@Cortex-M23内核的微控制器M263；所述HART通信电路包括MAXIM公司的DS8500芯片。

Images