CN216050007U - 一种两线制多参量变送器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两线制多参量变送器，一种两线制多参量变送器，包括压力传感器、差压传感器、温度传感器、NTC热敏电阻、差分放大电路、单端放大电路、ADC采集驱动电路、微处理器、显示单元、按键模块及供电电路，所述压力传感器、差压传感器、温度传感器分别与差分放大电路连接，所述NTC热敏电阻与单端放大电路连接，所述差分放大电路、单端放大电路经ADC采集驱动电路与微处理器连接，所述供电电路为两线制供电，包括供电电源、4‑20mA变送输出单元、电流环、线性稳压器和电压基准。该变送器设计合理，功耗低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种两线制多参量变送器。
背景技术
目前，在工业过程控制领域，多参量变送器一般指可以同时测量工业管道中某点的温度、压力、差压信号，并即时进行数据运算和处理，输出最终的流量值的变送器。它是能够实现对气体、蒸汽等可压缩流体温度压力补偿到标况状态下流量的一种变送器，能够替代原来由差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量积算仪组成的组合，可以直接配套所有的节流装置使用。它采用HART现场总线进行实时通信，智能性较传统流量仪表更高。
两线制变送器仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。四线制变送器用四根导线，两根电源线，两根独立信号线。目前国外主流变送器厂已推出两线制多参量变送器多年，市场上应用的主要是进口产品。但由于两线制多参量变送器存在功耗控制的设计难点，因此，国产多参量变送器以四线制为主，少有两线制的产品。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种两线制多参量变送器，该变送器设计合理，功耗低。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种两线制多参量变送器，包括压力传感器、差压传感器、温度传感器、NTC热敏电阻、差分放大电路、单端放大电路、ADC采集驱动电路、微处理器、显示单元、按键模块及供电电路，所述压力传感器、差压传感器、温度传感器分别与差分放大电路连接，所述NTC热敏电阻与单端放大电路连接，所述差分放大电路、单端放大电路经ADC采集驱动电路与微处理器连接，所述供电电路为两线制供电，包括供电电源、4-20mA变送输出单元、电流环、线性稳压器和电压基准。
进一步地，所述微处理器采用基于ARM@Cortex-M23内核的低功耗微控制器作为主控芯片，采用微控制器内置的FLASH存储模块进行数据存储。
进一步地，所述ADC采集驱动电路为高速SAR ADC采集驱动电路。
进一步地，所述供电电源为DC 24V电源，所述供电电路采用DC 24V两线制供电，通过控制供电回路的电流在4-20mA来变送传输测量参数；所述线性稳压器为LDO线性稳压器，所述DC 24V电源经4-20mA变送输出单元、电流环、LDO线性稳压器连接ADC采集驱动电路，所述电压基准连接ADC采集驱动电路，DC 24V电源经LDO线性稳压器及电压基准REF稳定输出3.3V供微处理器及各传感器使用。
进一步地，所述ADC采集驱动电路供电带电子切换开关，由微控制器控制，不采集时不供电。
进一步地，还包括PWM脉宽调测电路，所述微处理器经PWM脉宽调测电路连接电流环，以在两条供电线上叠加HART协议的音频数字信号进行双向数字通讯。
进一步地，所述NTC热敏电阻检测各传感器的使用环境温度，以对差压、压力检测信号进行多段的温度补偿修正。
进一步地，各传感器的激励电压采用P沟道MOS场效应管 SI2301进行通断控制。
进一步地，所述显示单元采用点阵式OLED屏作为人机交互的显示单元。
进一步地，所述微控制器连接一路TTL电平UART通讯接口，以扩展UART接口通讯。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种两线制多参量变送器，该变送器采用基于ARM Cortex-M23内核的超低功耗微控制器作为主控芯片，配合相应的电路设计，实现两线制多参量采集功能，整机功耗低，可应用于天然气、蒸汽、一般气体和液体流量计算等场合，满足多种应用需求。
附图说明
图1是本实用新型实施例的原理框图。
图2是本实用新型实施例的外观结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种两线制多参量变送器，包括压力传感器、差压传感器、温度传感器、NTC热敏电阻、差分放大电路、单端放大电路、ADC采集驱动电路、微处理器、显示单元、按键模块及供电电路，所述压力传感器、差压传感器、温度传感器分别与差分放大电路连接，所述NTC热敏电阻与单端放大电路连接，所述差分放大电路、单端放大电路经ADC采集驱动电路与微处理器连接，所述供电电路为两线制供电，包括供电电源、4-20mA变送输出单元、电流环、线性稳压器和电压基准。
在本实施例中，所述微处理器采用基于ARM@Cortex-M23内核的低功耗微控制器M261作为主控芯片，采用微控制器内置的FLASH存储模块进行数据存储。该芯片内置512KBFlash（大容量利于多参量变送器的程序设计）、96KB SRAM，正常运行模式下功耗约为97uA/MHz，待机模式下约为2.8uA，掉电模式下耗电流小于2uA，休眠状态下，整机功耗小于10uA，特别适合于有低功耗要求的产品应用。
在本实施例中，所述ADC采集驱动电路为高速SAR ADC采集驱动电路。所述ADC采集驱动电路供电带电子切换开关，由微控制器控制，不采集时不供电，从而有效降低整机功耗。
所述供电电源为DC 24V电源，所述供电电路采用DC 24V两线制供电，通过控制供电回路的电流在4-20mA来变送传输指定的测量参数；所述线性稳压器为LDO线性稳压器，所述DC 24V电源经4-20mA变送输出单元、电流环、LDO线性稳压器连接ADC采集驱动电路，所述电压基准连接ADC采集驱动电路，DC 24V电源经LDO线性稳压器及电压基准REF稳定输出3.3V供微处理器及各传感器使用。该变送器还包括PWM脉宽调测电路，所述微处理器经PWM脉宽调测电路连接电流环，以在两条供电线上叠加HART协议的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输速率为1200bps，除电流变送输出的参数，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。
差压传感器、压力传感器、温度传感器检测信号经过差分放大电路，经ADC采集给MCU进行数字处理，利用NTC热敏电阻检测传感器的使用环境温度，对差压、压力检测信号进行多段的温度补偿修正，提高整机的测量精度，最高可达0.1级。
在本实施例中，各传感器的激励电压采用P沟道MOS场效应管 SI2301进行通断控制，漏电流小，利于低功耗设计。
在本实施例中，变送器还设计一路TTL电平UART通讯接口连接微控制器，以同时扩展UART接口通讯的应用。
所述显示单元可采用定制笔段式宽温型LCD显示屏，在功耗许可的情况下，可以进一步采用点阵式OLED屏作为人机交互的显示单元，显示清晰度高。
如图2所示，变送器采用3051外形的防爆外壳进行电路安装，带防雷、防爆设计，通过定制7端子接线座，方便现场安装、维护。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种两线制多参量变送器，其特征在于，包括压力传感器、差压传感器、温度传感器、NTC热敏电阻、差分放大电路、单端放大电路、ADC采集驱动电路、微处理器、显示单元、按键模块及供电电路，所述压力传感器、差压传感器、温度传感器分别与差分放大电路连接，所述NTC热敏电阻与单端放大电路连接，所述差分放大电路、单端放大电路经ADC采集驱动电路与微处理器连接，所述供电电路为两线制供电，包括供电电源、4-20mA变送输出单元、电流环、线性稳压器和电压基准。
2.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述微处理器采用基于ARM@Cortex-M23内核的低功耗微控制器作为主控芯片，采用微控制器内置的FLASH存储模块进行数据存储。
3.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述ADC采集驱动电路为高速SAR ADC采集驱动电路。
4.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述供电电源为DC24V电源，所述供电电路采用DC 24V两线制供电，通过控制供电回路的电流在4-20mA来变送传输测量参数；所述线性稳压器为LDO线性稳压器，所述DC 24V电源经4-20mA变送输出单元、电流环、LDO线性稳压器连接ADC采集驱动电路，所述电压基准连接ADC采集驱动电路，DC24V电源经LDO线性稳压器及电压基准REF稳定输出3.3V供微处理器及各传感器使用。
5.根据权利要求4所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述ADC采集驱动电路供电带电子切换开关，由微处理器控制，不采集时不供电。
6.根据权利要求4所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，还包括PWM脉宽调测电路，所述微处理器经PWM脉宽调测电路连接电流环，以在两条供电线上叠加HART协议的音频数字信号进行双向数字通讯。
7.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述NTC热敏电阻检测各传感器的使用环境温度，以对差压、压力检测信号进行多段的温度补偿修正。
8.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，各传感器的激励电压采用P沟道MOS场效应管 SI2301进行通断控制。
9.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述显示单元采用点阵式OLED屏作为人机交互的显示单元。
10.根据权利要求1所述的一种两线制多参量变送器，其特征在于，所述微处理器连接一路TTL电平UART通讯接口，以扩展UART接口通讯。
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| CN202121469348.7U CN216050007U (zh) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 一种两线制多参量变送器 |
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2021
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