CN217605007U - 变送器 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及变送器及操作变送器的方法。根据本公开内容的一个实施方式，该变送器包括：外壳；以及布置在外壳的内部的显示模块、核心处理模块和功能模块；其中，核心处理模块包括驱动单元和模数转换单元；功能模块包括数字信号处理单元；并且功能模块被构造成以无线方式向显示模块和核心处理模块提供工作所需的电力。本公开内容的技术方案的有益技术效果包括以下中的至少一个：减少连接线、减少连接器、节约壳体内部空间以及降低成本。

Description

变送器

技术领域

本公开内容总体上涉及信号测量，具体地，涉及变送器及操作变送器的方法。

背景技术

变送器是把来自传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号的转换器。

例如，用于测量流体流量的流量计可以包括测量管、驱动器、传感器及变送器。示例性的，这种变送器内部包括三个模块：显示模块、功能模块和核心处理模块。这三个模块为物理模块，具有实体结构和连接关系。核心处理模块发出驱动驱动器的驱动信号；核心处理模块还接收响应于驱动器的运动而由传感器生成的模拟信号；核心处理模块将该模拟信号转换为数字信号并提供给功能模块。核心处理模块与功能模块通过四线线缆连接。功能模块包括数字信号处理单元。数字信号处理单元对接收到的数字信号进行处理并向显示模块提供显示信号。显示模块包括液晶显示单元。液晶显示单元基于显示信号向用户显示信息，例如，当前流量。例如，对现有的1600变送器，显示模块包括连接器J101，功能模块包括电路板，电路板上安装有处理器芯片，14个引脚的连接器J101充当显示模块与功能模块之间的通信接口，用于传送SPI(Serial Peripheral Interface) 信号，核心处理模块与功能模块之间具有用于供电及传输RS485信号的4 线连接线缆。

实用新型内容

在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。以下概述并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些构思，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本公开内容的技术方案能够解决的技术问题包括但不限于以下中的至少一个：减少连接线、减少连接器、节约壳体内部空间以及降低成本。

根据本公开内容的一方面，提供了一种变送器。该变送器包括：外壳；以及布置在外壳的内部的显示模块、核心处理模块和功能模块；其中，核心处理模块包括驱动单元和模数转换单元；功能模块包括数字信号处理单元；并且功能模块被构造成以无线方式向显示模块和核心处理模块提供工作所需的电力。

根据本公开内容的一方面，提供了一种操作变送器的方法。该变送器包括：外壳；以及布置在外壳的内部的显示模块、核心处理模块和功能模块；其中，核心处理模块包括驱动单元和模数转换单元；并且功能模块包括数字信号处理单元。该方法包括：由功能模块以无线方式向核心处理模块提供工作所需的电力；以及由功能模块以无线方式向显示模块提供工作所需的电力。

本公开内容的技术方案的有益技术效果包括以下中的至少一个：减少连接线、减少连接器、节约壳体内部空间以及降低成本。

附图说明

本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中相同附图标记表示相同的构件。应当明白的是附图不必按比例绘制。在附图中：

图1示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器的结构的框图；

图2示出了根据本公开内容的另一实施例的变送器的结构的框图；

图3是根据本公开的内容的一个实施方式的与显示模块有关的一体化结构的示意图；

图4示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器的截面图和分解图；

图5示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器的结构的框图；

图6示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器的结构的框图；

图7示出了根据本公开内容的一个实施例的实现模块间无线通信的配置的示意图；以及

图8示出了根据本公开内容的一个实施例的用于操作变送器的方法的示例性流程图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开内容的示例性实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该理解，在开发任何这种实际实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。

在此，还需要注意的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开内容，在附图中仅仅示出了与根据本公开内容的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开内容关系不大的其他细节。

本公开内容的一个方面公开了一种变送器。下面参照图1对该变送器进行示例性描述。

图1示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器10的结构的框图。示例性的，变送器10可以用于诸如流量计的各种测量设备。变送器10包括：外壳(未示出)；以及布置在外壳的内部的显示模块11、核心处理模块13和功能模块15。核心处理模块13包括驱动单元131和模数转换单元133。功能模块15包括数字信号处理单元151。功能模块15被构造成以无线方式向显示模块11和核心处理模块13提供工作所需的电力。功能模块15基于从外部(例如，外部电源)接收的输入电力Pin向显示模块 11和核心处理模块13提供电力。即，功能模块向显示模块供电的方式不是有线方式，而是无线方式；功能模块向核心处理模块供电的方式不是有线方式，而是无线方式。驱动单元131被配置成生成用于驱动驱动器的驱动信号Sdr，其中，驱动器位于变送器的外部，驱动器在驱动信号Sdr的控制下运动。核心处理模块13接收响应于驱动器的运动而由传感器生成的模拟信号Sin。模数转换单元133用于将模拟信号Sin转换成数字信号 Sdi以便于利用数字信号处理器进行处理。显示模块11包括显示屏(未示出)以向用户显示各种信息。信息包括但不限于：测量结果。显示屏例如为液晶屏或LED显示屏。可选的，显示模块11还可以包括指示灯(例如， LED指示灯)、(触摸)按钮等。数字信号处理单元151例如基于从核心处理模块13接收到的数字信号Sdi确定流量。可选的，功能模块15还包括供电单元153和/或输出接口155。供电单元153可以用于将输入电力Pin 转换为功能模块15内的用电子模块可以使用的匹配电力，例如，转换为数字信号处理单元151可以使用的电力。输出接口155用于将数字信号处理单元151的输出结果导出到非显示模块11的包括外部设备的其他设备。相比于功能模块以硬连接线向显示模块和核心处理模块提供电力，无线方式送电可以省去硬连接线，设备组装将变得灵活、简单，拆卸也会更加容易。

在一个示例中，功能模块被布置在显示模块与核心处理模块之间，即，三个模块沿一个方向布置，其中，功能模块布置在中间位置。

在一个示例中，可以利用无线电力收发器实现变送器10。下面参照图2示例性说明本公开内容的变送器的无线送电实现方式。

图2示出了根据本公开内容的另一实施例的变送器20的结构的框图。变送器20包括：外壳(未示出)；以及布置在外壳的内部的显示模块21、核心处理模块23和功能模块25。核心处理模块23包括驱动单元131和模数转换单元133。功能模块25包括数字信号处理单元151。功能模块25被构造成以无线方式向显示模块21和核心处理模块23提供工作所需的电力。功能模块25基于从外部(例如，外部电源)接收的输入电力Pin 向显示模块21和核心处理模块23提供电力。核心处理模块23接收响应于驱动器的运动而由传感器生成的模拟信号Sin。显示模块21包括显示屏以向用户显示各种信息。信息包括但不限于：测量结果。显示屏例如为液晶屏或LED显示屏。可选的，显示模块21还可以包括指示灯、按钮等。数字信号处理单元151例如基于从核心处理模块23接收到的数字信号Sdi 确定流量。可选的，功能模块25还包括供电单元153和/或输出接口155。变送器20包括的与图1中的具有相同附图标记的单元的功能参见前面对图1的描述。相比于图1中的变送器10：变送器20的显示模块21包括第一无线电力接收器211；变送器20的功能模块25包括第一无线电力发射器257、第二无线电力发射器259；变送器20的核心处理模块23包括第二无线电力接收器235。第一无线电力接收器211用于从第一无线电力发射器257接收电力。第二无线电力接收器235用于从第二无线电力发射器259接收电力。这样的配置有利于实现根据显示模块、核心处理模块的用电规格配送匹配规格的电力。例如，当显示模块21的显示屏需要的电力的规格为直流(DC)3.3V；核心处理模块23的模数转换单元133和驱动单元131需要的电力的规格为直流(DC)15V时，可以配置第一无线电力接收器211输出3.3V直流电，配置第二无线电力接收器235输出15V直流电。

Qi标准是全球首个推动无线充电技术的标准化组织--无线充电联盟 (WirelessPower Consortium，WPC)推出的"无线充电"标准，具备便捷性和通用性两大特征。不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用 Qi无线充电器充电。为了提高产品的通用性、维护的便利性，第一无线电力发射器257和第二无线电力发射器259包括符合Qi标准的无线电力发射器；并且第一无线电力接收器211和第二无线电力接收器235包括符合Qi标准的无线电力接收器。

在一个示例中，第一无线电力发射器257为TB6865FG发射器；第二无线电力发射器299为STWBC2-HP发射器；第一无线电力接收器211为东芝(TOSHIBA)出品的TB6860WBG接收器；第二无线电力接收器235为 STWLC68接收器。TB6865FG发射器被安装在功能模块25中的电路板上。利用TB6860WBG接收器提供显示所需要的3.3V的直流电，同时其提供的电力的最大电流也满足显示模块的需要。可以对STWLC68接收器进行编程以提供满足模数转换单元和驱动单元所需要的15V的直流电。TB6860WBG 接收器在尺寸、输出电压、最大输出电流方面能够满足显示模块中的显示板的需要。

变送器20可以被看作变送器10的各种实现方式中的一个示例实现方式。

常规变送器包括外壳和显示模块，其中，外壳包括在显示模块上方的玻璃盖板，显示模块包括保护显示板的盖板玻璃(cover lens)。显示板可以包括触摸检测叠层和液晶面板，该液晶面板例如包括上基板、下基板及上下基板之间的液晶层。本公开内容还涉及变送器的显示模块的改进。图3是根据本公开的内容的一个实施方式的与显示模块有关的一体化结构30的示意图。一体化结构30可以适用于本公开内容的变送器，其中该变送器的外壳包括玻璃盖板，并且该变送器的显示模块直接附接至玻璃盖板使得显示模块与玻璃盖板形成一体化结构30。如图3中所示，一体化结构30包括顺序布置的玻璃盖板301、第一光学透明粘合剂层303、顶层氧化铟锡305、玻璃隔层307、底层氧化铟锡309、第二光学透明粘合剂层311和液晶显示单元313；并且显示模块借助第一光学透明粘合剂 (optical clearadhesive，OCA)层303直接附接至玻璃盖板301。顶层氧化铟锡(ITO)305、玻璃隔层307、底层氧化铟锡309作为触摸检测叠层(即，触摸感测单元)用于触摸检测。这里的液晶显示单元即为液晶面板。也就是说，具有一体化结构30的变送器的显示模块不需要专用盖板玻璃，而是由外壳的玻璃盖板充当用于保护液晶面板的盖板玻璃。即，有一体化结构30的变送器的显示模块不包含盖板玻璃。采用这样的一体化结构有利于减少组件，充分利用外壳内的空间，变送器的结构更加紧凑，节约壳体内部空间，降低器件成本。同时，采用这样的一体化结构后，由于省略了盖板玻璃，触摸检测叠层与外壳的玻璃盖板之间的距离变小，触摸检测将更加灵敏。

图4示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器40的截面图和分解图，其中，图4(a)为截面图，图4(b)为分解图，并且变送器40包括图3中所示的一体化结构。变送器40包括：外壳47；以及布置在外壳47 的内部的显示模块41、核心处理模块43和功能模块45。功能模块45包括数字信号处理单元。功能模块45被构造成以无线方式向显示模块41和核心处理模块43提供工作所需的电力。功能模块45基于从外部接收的输入电力Pin向显示模块41和核心处理模块43提供电力。驱动单元被配置成生成驱动驱动器的驱动信号Sdr。核心处理模块43接收来自传感器的模拟信号Sin。模数转换单元用于将模拟信号Sin转换成数字信号Sdi以便于数字信号处理器进行处理。显示模块41包括显示屏以向用户显示各种信息。该信息包括但不限于：测量结果。显示屏例如为液晶屏或LED显示屏。数字信号处理单元例如基于从核心处理模块43接收到的数字信号 Sdi确定流量。图4(a)中已示出了一体化结构包括的玻璃盖板301、第一光学透明粘合剂层303、顶层氧化铟锡305、玻璃隔层307、底层氧化铟锡309、第二光学透明粘合剂层311和液晶显示单元313，其中，叠层“第一光学透明粘合剂层/顶层氧化铟锡/玻璃隔层/底层氧化铟锡/第二光学透明粘合剂层”用“303/305/307/309/311”示出。

变送器40可以被认为是变送器10的各种实现方式中的一个示例实现方式。

也就是说，在本公开内容的一个实施例中，变送器的显示模块可以包括液晶显示单元和触摸感测单元。图5示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器50的结构的框图。下面参照图5对变送器50进行描述，其中，对于前面出现过的具有相同附图标记的组件不再进行描述。

变送器50可以用于诸如流量计的各种测量设备。变送器50包括：外壳(未示出)；以及布置在外壳的内部的显示模块51、核心处理模块53 和功能模块55。核心处理模块53包括驱动单元131和模数转换单元133。功能模块55包括数字信号处理单元151。功能模块55被构造成以无线方式向显示模块51和核心处理模块53提供工作所需的电力。功能模块55 基于从外部(例如，外部电源)接收的输入电力Pin向显示模块51和核心处理模块53提供电力。核心处理模块53接收响应于驱动器的运动而由传感器生成的模拟信号Sin。显示模块51包括第一无线电力接收器211、液晶显示单元513、触摸感测单元515、MCU(微控制单元)517、存储单元519。显示模块51还可以包括指示灯、按钮等。液晶显示单元513包括液晶显示板。存储单元519用于存储数据。存储单元519例如为快闪存储器。触摸感测单元515用于感测用户的手指的触摸。MCU 517用于控制显示模块中的组件。数字信号处理单元151例如基于从核心处理模块53 接收到的数字信号Sdi确定流量。可选的，功能模块55还包括供电单元 153和/或输出接口155。供电单元153可以用于将输入电力Pin转换为功能模块55内的用电子模块可以使用的匹配电力，例如，转换为数字信号处理单元151可以使用的电力。变送器50可以包括图3中所示的一体化结构30。

变送器50可以被认为是变送器10、20或40的各种实现方式中的一个示例实现方式。

为了进一步减少模块间的连接线、连接器，发明人还构思了模块间无线传输信号的方案，其中，构造变送器，使得满足以下要求中的至少一个：核心处理模块和功能模块被构造成彼此间以无线方式进行通信，以及显示模块和功能模块被构造成彼此间以无线方式进行通信。即，有三种可选的配置方式。第一配置方式：两个模块对(显示模块与功能模块构成的第一模块对、功能模块与核心处理模块构成的第二模块对)中的每一模块对中的模块间的通信为无线方式；第二配置方式：第一模块对中的模块间的通信为无线方式，第二模块对中的模块间的通信方式为有线方式；第三配置方式：第二模块对中的模块间的通信为无线方式，第一模块对中的模块间的通信方式为有线方式。图6示出了根据本公开内容的一个实施例的变送器60的结构的框图，变送器60符合第一配置方式。变送器60能够实现模块间在无线传输电力的同时，实现无线传输信号。下面参照图6对变送器60进行描述，其中，对于前面出现过的具有相同附图标记的组件不再进行描述。

变送器60可以用于诸如流量计的各种测量设备。变送器60包括：外壳(未示出)；以及布置在外壳的内部的显示模块61、核心处理模块63 和功能模块65。核心处理模块63包括驱动单元131、模数转换单元133、第二无线电力接收器235和第二无线收发器631。功能模块65包括数字信号处理单元151、第一无线电力发射器257、第二无线电力发射器259 和第一无线收发器651。功能模块65被构造成以无线方式向显示模块61 和核心处理模块63提供工作所需的电力。功能模块65基于从外部(例如，外部电源)接收的输入电力Pin向显示模块61和核心处理模块63提供电力。核心处理模块63接收响应于驱动器的运动而由传感器生成的模拟信号Sin。显示模块61包括第一无线电力接收器211和第三无线收发器611。显示模块61还可以包括指示灯、按钮等。液晶显示单元61包括用于显示的构件(未示出)。数字信号处理单元151例如基于从核心处理模块63接收到的数字信号Sdi确定流量。可选的，功能模块65还包括供电单元153 和/或输出接口155。分别为显示模块61、核心处理模块63、功能模块65分别配置第一、二、三无线收发器651、631、611可以使得核心处理模块 63和功能模块65彼此间能够以无线方式进行通信，使得显示模块61和功能模块65彼此间能够以无线方式进行通信。第一、二、三无线收发器 651、631、611可以为适用于数字通信的蓝牙低功耗(BLE)收发器；在这种情况下，这三个收发器可以分别被称为第一蓝牙低功耗收发器、第二蓝牙低功耗收发器和第三蓝牙低功耗收发器。第一、二、三无线收发器 651、631、611可以为适用于数字通信的无线RS485收发器；在这种情况下，这三个收发器可以分别被称为第一无线RS485收发器、第二无线RS485 收发器和第三无线RS485收发器。模数转换单元133输出到第二无线收发器631的信号可以为满足串行外设接口(Serial Peripheral Interface， SPI)标准的SPI信号、符合异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)输出特征的UART信号或I2C总线信号。 RS485无线收发器可以为：ConnexLinkTM独立无线模块CL4424-100，或 ACUMESH无线模块Modbus-RTU AcuMesh-L-868(AcuMesh是商标，对应公司为ACCUENERGY(CANADA)INC.)。第二配置方式和第三配置方式中的无线通信方式可以参考图6中的第一配置方式来实现。

变送器60可以被认为是变送器10、20、40或50的各种实现方式中的一个示例实现方式。

图7示出了根据本公开内容的一个实施例的实现模块间无线通信的配置700的示意图。配置700包括适用于数字通信的无线RS485收发器711、无线RS485收发器751和无线RS485收发器731。每个无线RS485 收发器充当一个RS485无线通信节点(NODE)。每个无线RS485收发器包括公共端COM、负差分信号端(图中用符号“-”表示)、正差分信号端(图中用符号“+”表示)。无线RS485收发器例如为ACUMESH无线模块 Modbus-RTU AcuMesh-L-868。配置700可以适用于实现变送器60中的显示模块61、功能模块65和核心处理模块63之间的无线通信；更具体的，无线RS485收发器711可以对应第三无线收发器611，无线RS485收发器751可以对应第一无线收发器651，无线RS485收发器731可以对应第二无线收发器631。

本公开内容还涉及操作变送器的方法。下面参照图8对该方法进行示例性描述。

图8示出了根据本公开内容的一个实施例的用于操作变送器的方法 700的示例性流程图。该方法适用于根据本公开内容的诸如变送器10、20、 40、50和60的变送器。

该变送器包括：外壳；以及布置在外壳的内部的显示模块、核心处理模块和功能模块；其中，核心处理模块包括驱动单元和模数转换单元；并且功能模块包括数字信号处理单元。方法800包括：在步骤S801，由功能模块以无线方式向核心处理模块提供工作所需的电力；在步骤S803，由功能模块以无线方式向显示模块提供工作所需的电力。方法800还可以包括：在核心处理模块和功能模块之间以无线方式进行第一通信；以及在显示模块和功能模块之间以无线方式进行第二通信。在一个示例中，该变送器的外壳包括玻璃盖板；并且显示模块直接附接至该玻璃盖板使得显示模块与玻璃盖板形成一体化结构。也就是说，显示模块不包含盖板玻璃。

对于本公开内容所公开的方案，通过使用无线电力传输、无线通信和一体化结构有利于减少连接线(例如，核心处理模块与功能模块间不再需要4线连接线缆)、减少连接器(例如，显示模块不再需要14个引脚的 J101连接器)、节约壳体内部空间、降低成本、提高触摸感测灵敏度。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本公开内容的具体实施方式的描述对本公开内容进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开内容的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开内容的保护范围内。

Claims (13)

1.一种变送器，其特征在于，包括：

外壳；以及

布置在所述外壳的内部的显示模块、核心处理模块和功能模块；

其中，所述核心处理模块包括驱动单元和模数转换单元；

所述功能模块包括数字信号处理单元；并且

所述功能模块被构造成以无线方式向所述显示模块和所述核心处理模块提供工作所需的电力。

2.根据权利要求1所述变送器，其中，所述功能模块包括第一无线电力发射器和第二无线电力发射器；

所述显示模块包括用于从所述第一无线电力发射器接收电力的第一无线电力接收器；并且

所述核心处理模块包括用于从所述第二无线电力发射器接收电力的第二无线电力接收器。

3.根据权利要求2所述变送器，其中，所述第一无线电力发射器和所述第二无线电力发射器包括符合Qi标准的无线电力发射器；并且

所述第一无线电力接收器和所述第二无线电力接收器包括符合所述Qi标准的无线电力接收器。

4.根据权利要求3所述变送器，其中，所述第一无线电力发射器包括TB6865FG发射器；

所述第二无线电力发射器包括STWBC2-HP发射器；

所述第一无线电力接收器包括TB6860WBG接收器；并且

所述第二无线电力接收器包括STWLC68接收器。

5.根据权利要求1所述变送器，其中，所述外壳包括玻璃盖板；并且

所述显示模块直接附接至所述玻璃盖板使得所述显示模块与所述玻璃盖板形成一体化结构。

6.根据权利要求5所述变送器，其中，所述一体化结构包括顺序布置的所述玻璃盖板、第一光学透明粘合剂层、顶层氧化铟锡、玻璃隔层、底层氧化铟锡、第二光学透明粘合剂层和液晶显示单元；并且

所述显示模块借助所述第一光学透明粘合剂层直接附接至所述玻璃盖板。

7.根据权利要求2所述变送器，其中，所述核心处理模块和所述功能模块被构造成彼此间以无线方式进行通信。

8.根据权利要求7所述变送器，其中，所述功能模块包括第一蓝牙低功耗收发器；

所述核心处理模块包括第二蓝牙低功耗收发器；并且

所述第一蓝牙低功耗收发器和所述第二蓝牙低功耗收发器被配置成使得所述核心处理模块和所述功能模块彼此间以无线方式进行通信。

9.根据权利要求7所述变送器，其中，所述功能模块包括第一无线RS485收发器；

所述核心处理模块包括第二无线RS485收发器；并且

所述第一无线RS485收发器和第二无线RS485收发器被配置成使得所述核心处理模块和所述功能模块彼此间以无线方式进行通信。

10.根据权利要求9所述变送器，其中，所述第一无线RS485收发器和第二无线RS485收发器包括CL4424-100或Modbus-RTU AcuMesh-L-868模块。

11.根据权利要求7所述变送器，其中，所述显示模块和所述功能模块被构造成彼此间以无线方式进行通信。

12.根据权利要求11所述变送器，其中，所述显示模块包括第三蓝牙低功耗收发器；

所述功能模块包括第一蓝牙低功耗收发器；并且

所述第一蓝牙低功耗收发器和第三蓝牙低功耗收发器被配置成使得所述显示模块和所述功能模块彼此间以无线方式进行通信。

13.根据权利要求1所述变送器，其中，所述功能模块被布置在所述显示模块与所述核心处理模块之间。

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