CN220754833U - 一种变送器的校准通信电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变送器的校准通信电路，包括信号控制组件、信号接收组件、数据发送组件。信号控制组件设置于校准器上，与校准器的控制芯片(未图示)相连；信号控制组件根据控制芯片输出的高低电平而输出不同电压信号。信号接收组件设置于变送器上、与变送器的单片机(未图示)相连，信号接收组件与信号控制组件相连，信号接收组件用于接收电压信号、并将该电压信号传输至单片机。信号发送组件设置于变送器上、与单片机相连，数据发送组件根据单片机输出的高低电平而输出不同的电流信号。数据采集组件设置于校准器上，数据采集组件用于将电流信号转化为电压信号、从而得到单片机发送的数据信号。

Description

一种变送器的校准通信电路

技术领域

本实用新型涉及变送器通信技术领域，特别涉及一种变送器的校准通信电路。

背景技术

数字压力变送器不带显示表头时，校准时需要增加一根通信线，这样会增加成本，同时亦会引进干扰降低稳定性，若采用HART通信，则成本又会太高。本司设计了一种校准通信电路，不带显示表头的压力变送器在校准时，与手操器之间无需额外的通信线。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变压器的校准通信电路。

本实用新型要解决的是现有变送器与校准器进行通信时需要额外通信线而造成干扰提高成本的问题。

为了解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种变送器的校准通信电路，包括信号控制组件、信号接收组件、数据发送组件。信号控制组件设置于校准器上，与校准器的控制芯片(未图示)相连；信号控制组件根据控制芯片输出的高低电平而输出不同电压信号。信号接收组件设置于变送器上、与变送器的单片机(未图示)相连，信号接收组件与信号控制组件相连，信号接收组件用于接收电压信号、并将该电压信号传输至单片机。信号发送组件设置于变送器上、与单片机相连，数据发送组件根据单片机输出的高低电平而输出不同的电流信号。数据采集组件设置于校准器上，数据采集组件用于将电流信号转化为电压信号、从而得到单片机发送的数据信号。

进一步地，所述第一控制组件包括基极与所述反相器相连的第四三极管、基极与所述第四三极管的集电极相连的第五三极管，所述第四三极管的发射极接地，所述第五三极管的发射极接所述电源、集电极为第一控制组件的输出端；所述第五三极管的发射极与集电极之间并联有稳压二极管；所述第四三极管为NPN型三极管，所述第五三极管为PNP型三极管；所述第四三极管的基极与所述控制芯片相连。

进一步地，所述第二控制组件包括基极与所述反相器相连的第二三极管，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第一控制组件的输出端相连；所述第二三极管为NPN型三极管。

进一步地，所述信号接收组件包括与所述信号控制组件的输出端相连的电源接入端、与所述电源接入端正极相连的波形维持组件；所述波形维持组件与所述变送器的单片机相连。

进一步地，所述波形维持组件包括与所述电源接入端正极顺序串联的第六电容、第一电阻、TVS管，以及连接在所述第一电阻与所述TVS管之间的第二电阻；所述TVS管的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述变送器的单片机的VCC引脚相连，所述第一电阻与所述TVS管的公共端与所述的单片机的UART的RX引脚相连。

进一步地，所述信号接收组件还包括电源输出端、串联在电源出入端与电源输出端之间的电感及稳压二极管、并联与所述电源输出端的正负极之间的电容。

进一步地，所述数据发送组件包括顺次相连的电平接入组件、控制组件、采集组件、反馈组件，所述反馈组件远离所述采集组件的一端与所述控制组件的输入端相连；所述电平接入组件接入单片机的电平信号，所述控制组件用于根据所述电平信号及反馈组件的反馈信号生成不同的变送电流；所述采集组件用于采集该变送电流并生成电压信号，所述反馈组件用于将该电压信号转换成所述反馈信号反馈至控制组件。

进一步地，所述控制组件包括放大器、基极与所述放大器的输出端相连的第三三极管；所述放大器的同相输入端分别与所述电平接入组件及反馈组件相连，所述放大器的反相输入端接地；所述第三三极管的集电极接入正电源，所述三极管的发射极通过第四电阻接入模拟地；所述第三三极管为NPN型。

进一步地，所述采集组件包括第三电阻，所述第三电阻一端与所述第四电阻远离所述第三三极管的一端相连、另一端连电源输出端的负极；所述反馈组件包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第三电阻靠近电源输出端的负极的一端相连、另一端与所述放大器的同相输入端相连；电平接入组件包括串联在所述单片机与所述放大器的同相输入端之间的第六电阻。

与现有技术相比，本实用新型技术方案及其有益效果如下：

(1)本实用新型的变送器的校准通信电路，无需额外的通信线来实现通信，通过将所需的信号更加通信规则转化成二进制，然后发送变化的高低电平来来产生电压或电流变量，并采集对方传送过来的变量，得到对方传来的数据。既无需额外的通信线，亦无需采用HART通信，从而降低了成本又提高了二者通信的抗干扰能力。

(2)本实用新型将校准器上的信号通过控制芯片向信号控制组件发送不同的高低电平，使得输出的电压信号产生变化，并通过信号接收组件将电压变化信号传输至变送器的单片机，实现校准器到变送器的通信。

(3)本实用新型将变送器上的信号通过单片机向数据发送组件发送不同的高低电平，使得出书的电流信号产生变化，并通过数据采集组件将电流变化信号传输至校准器的控制芯片，实现变送器到校准器的通信。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的信号控制组件的电路原理图；

图2是本实用新型实施例提供的信号接收组件的电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的数据发送组件的电路原理图；

图4是本实用新型实施例提供的数据采集组件的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种变送器的校准通信电路，其特征在于，包括信号控制组件、信号接收组件、数据发送组件。信号控制组件设置于校准器上，与校准器的控制芯片(未图示)相连；信号控制组件根据控制芯片输出的高低电平而输出不同电压信号。信号接收组件设置于变送器上、与变送器的单片机(未图示)相连，信号接收组件与信号控制组件相连，信号接收组件用于接收电压信号、并将该电压信号传输至单片机。信号发送组件设置于变送器上、与单片机相连，数据发送组件根据单片机输出的高低电平而输出不同的电流信号。数据采集组件设置于校准器上，数据采集组件用于将电流信号转化为电压信号、从而得到单片机发送的数据信号。由此可见，变送器与校准器相连进行校准时，无需额外的通信线来实现通信，通过将所需的信号更加通信规则转化成二进制，然后发送变化的高低电平来来产生电压或电流变量，并采集对方传送过来的变量，得到对方传来的数据。既无需额外的通信线，亦无需采用HART通信，从而降低了成本又提高了二者通信的抗干扰能力。

参阅图1，信号控制组件包括反相器U7、与与反相器U7相连的第一控制组件11、与控制组件11的输出端相连的第二控制组件12。第一控制组件11连接电源24V(可根据实际运动更换电压)，第二控制组件12与反相器U7相连。第一控制组件11的输出端为信号控制组件的输出端，反相器U7输出至第一控制组件11与第二控制组件12的电平始终相反。

具体的，第一控制组件11包括基极与反相器U7相连的第四三极管Q4、基极与第四三极管Q4的集电极相连的第五三极管Q5，第四三极管Q4的发射极接地，第五三极管Q5的发射极接电源、集电极为第一控制组件的输出端24V_OUT；第五三极管Q5的发射极与集电极之间并联有稳压二极管D4；第四三极管Q4为NPN型三极管，第五三极管Q5为PNP型三极管。第四三极管Q4的基极与控制芯片的OWI_TX引脚相连。

第二控制组件12包括基极与反相器U7相连的第二三极管Q2，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管的集电极与第一控制组件的输出端24V_OUT相连。第二三极管为NPN型三极管。

当控制芯片的OWI_TX引脚输出高电平，第四三极管Q4导通，第五三极管Q5导通，而此时，反相器U7向第二三极管Q2的基极输出低电平，第二三极管Q2截止，输出端24V_OUT输出电压信号为电源24V。当控制芯片的OWI_TX引脚输出低电平，第四三极管Q4截止，第五三极管Q5截止，而此时，反相器U7向第二三极管Q2的基极输出高电平，第二三极管Q2导通，输出端24V_OUT输出电压信号为电源24V减去稳压二极管D4上的压降。调试器的信号通过控制芯片向信号控制组件发出高低电平带来变量电压信号。

本实施例中，第四三极管Q4的基极与控制芯片之间还串联有电阻R15，第四三极管Q4的发射极与地之间还串联有电阻R12，第四三极管Q4的集电极与第五三极管Q5的发射极通过电阻R16相连，第二三极管Q2的基极与变相器U7之间还串联有电阻R11，第二三极管Q2的集电极通过电阻R10与第五三极管Q5的集电极相连，电阻R10两端并联有电容C24。

参阅图2，信号接收组件包括与信号控制组件的输出端相连的电源接入端21、与电源接入端21的正极相连的波形维持组件22；波形维持组件22与变送器的单片机相连。进一步地，波形维持组件22包括与电源接入端21正极顺序串联的第六电容C6、第一电阻R1、TVS管D1，以及连接在第一电阻R1与TVS管D1之间的第二电阻R2。TVS管D1的另一端接地，第二电阻R2的另一端与变送器的单片机的VCC引脚相连，第一电阻R1与TVS管D1的公共端与的单片机的UART的RX引脚相连。信号控制组件输出的变量电压信号通过第六电容C6传送并保持原本的波形，再通过TVS管D1及第二电阻R2限制波形的峰值，并传输至单片机的UART的RX引脚，从而完成了校准器上的信号传输至变送器上。

本是实施例中，信号接收组件还包括电源输出端23、串联在电源出入端21与电源输出端23之间的电感L1、L2及稳压二极管D2、并联与电源输出端的正负极之间的电容C11。

参阅图3，数据发送组件包括顺次相连的电平接入组件31、控制组件32、采集组件33、反馈组件34，反馈组件34远离采集组件33的一端与控制组件32的输入端相连。电平接入组件31接入单片机的电平信号OWI_T，控制组件32用于根据电平信号及反馈组件34的反馈信号生成不同的变送电流；采集组件33用于采集该变送电流并生成电压信号，反馈组件34用于将该电压信号转换成反馈信号反馈至控制组件32。

具体的，控制组件32包括放大器U4、基极与放大器U4的输出端相连的第三三极管Q3，放大器U4的同相输入端分别与电平接入组件31及反馈组件34相连，放大器U4的反相输入端接地。第三三极管Q3的集电极接入正电源24V，三极管的发射极通过第四电阻R4接入模拟地。第三三极管Q3为NPN型三极管。

采集组件33包括第三电阻R3，第三电阻R3一端与第四电阻R4远离第三三极管Q3的一端相连、另一端连接信号接收组件的电源输出端23的负极24V-。反馈组件34包括第八电阻R8，第八电阻R8的一端与第三电阻R3靠近电源输出端的负极24V-的一端相连、另一端与放大器U4的同相输入端相连。电平接入组件31包括串联在单片机与放大器U4的同相输入端之间的第六电阻R6。

当电平信号OWI_T维持不变时，电平信号OWI_T与第八电阻R8的电压正负抵消，放大器U4的同相输入端维持0V，整个控制电路保持平衡稳定。

当电平信号OWI_T的电压由低电平变高电平时，大于第八电阻R8的电压(即大于第三电阻R3的电压)时，根据运算放大器虚短虚断的概念，放大器U4提高输出电压，从而提高第三三极管Q3的基极电压，进而提高了第三三极管Q3的放大电流，即变送电流I升高，以提高第三电阻R3两端的电压，即提高了第八电阻R8两端的电压，以使得放大器U4的同相输入端的电压趋近于0V，达到新的平衡稳定。反之，当电平信号OWI_T的由高电平变低电平时，小于第八电阻R8的电压(即小于第三电阻R3的电压)时，根据运算放大器虚短虚断的概念，放大器U4降低输出电压，从而降低第三三极管Q3的基极电压，进而降低了第三三极管Q3的放大电流，即变送电流I降低，以降低第三电阻R3两端的电压，即降低了第八电阻R8两端的电压，以使得放大器U4的同相输入端的电压趋近于0V，达到新的平衡稳定。由此，实现了通过改变电平信号OWI_T的来实现变送电流产生固定变量，从而将单片机输出的数据信号叠加到变送电流上。

参阅图4，本实施例还提供一种数据采集组件，已实现对变送电流的采集，从而实现读取单片机输出的数据信号。

变送器的变送电流通过采样电阻R19、采样电阻R27、采样电阻R5、采样电阻R9转化成电压信号，然后通过多路复用器U3进行切花选择后传输至比较器U5的同相输入端进行放大，再通过电压比较器U13得到变送器输出的数据信号。

本实用新型的变送器的校准通信电路，变送器与校准器相连进行校准时，无需额外的通信线来实现通信，通过将所需的信号更加通信规则转化成二进制，然后发送变化的高低电平来来产生电压或电流变量，并采集对方传送过来的变量，得到对方传来的数据。既无需额外的通信线，亦无需采用HART通信，从而降低了成本又提高了二者通信的抗干扰能力

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变送器的校准通信电路，其特征在于，包括：

信号控制组件，所述信号控制组件设置于校准器上，与所述校准器的控制芯片相连；所述信号控制组件根据控制芯片输出的高低电平而输出不同电压信号；

信号接收组件，所述信号接收组件设置于变送器上、与变送器的单片机相连，所述信号接收组件与所述信号控制组件相连，所述信号接收组件用于接收所述电压信号、并将该电压信号传输至单片机；

数据发送组件，所述信号发送组件设置于变送器上、与单片机相连，所述数据发送组件根据单片机输出的高低电平而输出不同的电流信号；

数据采集组件，所述数据采集组件设置于校准器上，所述数据采集组件用于将所述电流信号转化为电压信号、从而得到单片机发送的数据信号。

2.根据权利要求1所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述信号控制组件包括反相器、与反相器相连的第一控制组件、与控制组件的输出端相连的第二控制组件；所述第一控制组件连接电源，所述第二控制组件与所述反相器相连；第一控制组件的输出端为所述信号控制组件的输出端，反相器输出至所述第一控制组件与所述第二控制组件的电平始终相反。

3.根据权利要求2所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述第一控制组件包括基极与所述反相器相连的第四三极管、基极与所述第四三极管的集电极相连的第五三极管，所述第四三极管的发射极接地，所述第五三极管的发射极接所述电源、集电极为第一控制组件的输出端；所述第五三极管的发射极与集电极之间并联有稳压二极管；所述第四三极管为NPN型三极管，所述第五三极管为PNP型三极管；所述第四三极管的基极与所述控制芯片相连。

4.根据权利要求2所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述第二控制组件包括基极与所述反相器相连的第二三极管，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第一控制组件的输出端相连；所述第二三极管为NPN型三极管。

5.根据权利要求1所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述信号接收组件包括与所述信号控制组件的输出端相连的电源接入端、与所述电源接入端正极相连的波形维持组件；所述波形维持组件与所述变送器的单片机相连。

6.根据权利要求5所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述波形维持组件包括与所述电源接入端正极顺序串联的第六电容、第一电阻、TVS管，以及连接在所述第一电阻与所述TVS管之间的第二电阻；所述TVS管的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述变送器的单片机的VCC引脚相连，所述第一电阻与所述TVS管的公共端与所述的单片机的UART的RX引脚相连。

7.根据权利要求5所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述信号接收组件还包括电源输出端、串联在电源出入端与电源输出端之间的电感及稳压二极管、并联与所述电源输出端的正负极之间的电容。

8.根据权利要求1所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述数据发送组件包括顺次相连的电平接入组件、控制组件、采集组件、反馈组件，所述反馈组件远离所述采集组件的一端与所述控制组件的输入端相连；

所述电平接入组件接入单片机的电平信号，所述控制组件用于根据所述电平信号及反馈组件的反馈信号生成不同的变送电流；所述采集组件用于采集该变送电流并生成电压信号，所述反馈组件用于将该电压信号转换成所述反馈信号反馈至控制组件。

9.根据权利要求8所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述控制组件包括放大器、基极与所述放大器的输出端相连的第三三极管；所述放大器的同相输入端分别与所述电平接入组件及反馈组件相连，所述放大器的反相输入端接地；所述第三三极管的集电极接入正电源，所述三极管的发射极通过第四电阻接入模拟地；所述第三三极管为NPN型。

10.根据权利要求9所述的一种变送器的校准通信电路，其特征在于，所述采集组件包括第三电阻，所述第三电阻一端与所述第四电阻远离所述第三三极管的一端相连、另一端连电源输出端的负极；

所述反馈组件包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第三电阻靠近电源输出端的负极的一端相连、另一端与所述放大器的同相输入端相连；

电平接入组件包括串联在所述单片机与所述放大器的同相输入端之间的第六电阻。