CN2277103Y - 传感器信号变换装置 - Google Patents

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谢海波
刘玉增
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Abstract

涉及一种测量、控制信号的传输变换装置。设地址码数字信号整形放大电路,经编译码器和展宽放大后分别接时序控制和差分输出电路,时序控制电路产生两路脉冲电源信号分别接压频转换器和差分输出电路,压频转换器频率信号经差分输出电路接总线。可得连续频率信号,适用范围宽,通用性强,可配接各种电压传感器,时序误差为零,功耗小,可靠性好,是用于总线制的火灾自动报警系统或总线制的分布式数据采集系统的重要装置。

Description

传感器信号变换装置
本实用新型涉及一种测量、控制信号的传输变换装置。
传感器或探测器信号的接收、转换和发送装置(也称编码底座)是分布式数据采集系统尤其是用于总线制的火灾自动报警系统或总线制的分布式数据采集系统的重要组成部分。通常，已有的编码底座将接收到的传感器信号保持不变地回送到总线上，传输的是脉冲信号。因此存在信号的抗干扰能力差，传输距离短，常常引起误报和漏报等不足。同时，对开关量传感器和模拟量传感器将有不同的编码底座。
本实用新型的目的在于提供一种将接收到的电压信号经过压频转换器，以频率方式回送，并将频率信号变成一对正负完全对称的信号，使控制器接收时能检测这对信号的差，实现模拟量信号和开关量信号统一的传感器信号变换装置。
本实用新型设有按照总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号而输出表征地址码的数字信号的整形放大电路U1，整形放大电路U1的输入端外接总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号输出端；按照地址码的数字信号和设定地址而输出表征当地址巡检信号与设定地址一致的正向脉冲的编译码器，编译码器的输入端接整形放大电路U1的表征地址码的数字信号输出端；按照正向脉冲信号而输出展宽放大信号的整形放大电路U3，整形放大电路U3的输入端接编译码器的正向脉冲输出端；按照整形放大电路U3的展宽放大信号而输出两个脉冲电源信号的时序控制电路，时序控制电路的输入端接整形放大电路U3的展宽放大信号输出端；按照时序控制电路的一个脉冲电源信号和传感器电压信号而输出频率信号的压频转换器，压频转换器的输入端分别接时序控制电路的一个脉冲电源信号输出端和传感器的电压信号输出端；按照整形放大电路U3输出的脉冲控制信号、时序控制电路的一个脉冲电源信号和压频转换器输出的频率信号而输出差分信号的差分输出电路，差分输出电路的输入端分别接整形放大电路U3的展宽放大信号输出端、时序控制电路的一个脉冲电源信号输出端和压频转换器的频率信号输出端，差分输出电路的输出端接总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号输出端。
与传统的编码底座相比，本实用新型由于采用连续巡检，可得到随传感器电压变化而变化的连续的频率信号，即模拟信号，其适用范围宽，通用性强，可配接不同领域的电压传感器使用。另外，由于采用时序控制电路，可使装置的功耗降至最小，时序误差为零。同时，由于采用差分式的频率传输，大大提高了信号的可靠性，减少误报和漏报现象。由此可见，本实用新型是用于总线制的火灾自动报警系统或总线制的分布式数据采集系统的重要装置。
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
如图1所示，本实用新型由整形放大电路U1、U3以及编译码器U2、时序控制电路N1、压频转换器U4和差分输出电路U5等组成，总线通过整形放大电路U1和编译码器U2相连，U2的输出端通过整形放大电路U3接时序控制电路N1和差分输出电路U5，时序控制电路N1提供的两个脉冲电源信号C-POWER(24V)和C-VCC(5V)分别连接压频转换器U4和差分输出电路U5，提供工作时的电压，差分输出电路U5的输出端挂接在总线上。本实用新型的工作是由控制机发出地址巡检信号后完成的，参见图2，整形放大电路U1由运算放大器IC1、反相器IC2F组成，总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号是双极性差分的地址信号，由IC1的2、3脚输入，经IC1的放大，由1脚输出负向数字脉冲信号，再经IC2F整形反相，由IC2F12脚输出表征地址码的正向数字信号。编译码器U2由8位地址译码器IC3、8位DIP开关S1和排组P3等组成，U1的数字地址信号输出至IC39脚，IC3的A2～A9端口接S1、P3，当与DIP开关S1设定的地址相符时，译码器IC3 11脚输出宽度约为1ms的正向脉冲信号(OP信号)。整形放大电路U3由5位反相器IC2A、IC2D、IC2E、IC2B、IC2C等组成，主要完成对编译码器输出的正向脉冲信号的整形及展宽，从IC3 11脚输出的正向脉冲信号经IC2A、IC2D两次反相和积分电路R4、C3、D4的延时、整形作用后在IC2D 8脚输出一个宽度大于16ms的正脉冲信号。另外，IC2F 12脚输出的负向数字脉冲信号同时送至积分电路R5、C4、D1，变换成为一个尖脉冲，经IC2E、IC2B、IC2C以及16ms正脉冲同时作用，在IC2C的6脚输出一个宽度大于6ms的正脉冲信号(OE信号)。此信号一路送给时序控制电路N1的输入端，另一路送给差分输出电路U5的使能端。时序控制电路N1由三极管电子开关Q1、Q2、Q3组成，由于OE信号的作用，Q1的基极处于高电位，使得Q1、Q2、Q3导通，在Q3的e极和c极上产生脉冲电源信号C-POWER和C-VCC，并分别接至压频转换器U2和差分输出电路U5，C-POWER驱动压频转换器U4工作。压频转换器U4由IC4、插座P2等组成，当传感器电压信号经插座P2从IC4 5脚输入时，3脚输出频率信号，并送至差分输出电路U5。差分输出电路U5为RS-422总线驱动器IC5，供电电压为+5V，1脚为频率信号输入端，在C-VCC脉冲电源信号和OE信号驱动下，将频率信号转换为正负对称的双极性(差分)信号DATA±回送到总线上，是RS-422总线传输的标准方式，IC5的4脚为使能端，高电平允许发送。脉冲信号OP过后，C-POWER和C-VCC脉冲电源信号消失，时序控制电路、压频转换器和差分输出电路停止工作，使整个装置的功耗降至最小。
若整形放大电路U1接收到的地址信号与8位DIP开关S1设定值不相符时，编译码器的IC3 11脚就没有脉冲输出，则无法产生C-POWER和C-VCC脉冲电源信号，此时本实用新型不工作，传感器的状态不能回送，这样就保证了总线上每一刻只有单个变换器信号回送，保证其唯一性。
由于采用一个三极管Q3的两端产生控制信号，因此时序误差为零。

Claims (6)

1.传感器信号变换装置，其特征在于设有
1)按照总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号而输出表征地址码的数字信号的整形放大电路U1，整形放大电路U1的输入端外接总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号输出端；
2)按照地址码的数字信号和设定地址而输出表征当地址巡检信号与设定地址一致的正向脉冲的编译码器，编译码器的输入端接整形放大电路U1的表征地址码的数字信号输出端；
3)按照正向脉冲信号而输出展宽放大信号的整形放大电路U3，整形放大电路U3的输入端接编译码器的正向脉冲输出端；
4)按照整形放大电路U3的展宽放大信号而输出两个脉冲电源信号的时序控制电路，时序控制电路的输入端接整形放大电路U3的展宽放大信号输出端；
5)按照时序控制电路的一个脉冲电源信号和传感器电压信号而输出频率信号的压频转换器，压频转换器的输入端分别接时序控制电路的一个脉冲电源信号输出端和传感器的电压信号输出端；
6)按照整形放大电路U3输出的脉冲控制信号、时序控制电路的一个脉冲电源信号和压频转换器输出的频率信号而输出差分信号的差分输出电路，差分输出电路的输入端分别接整形放大电路U3的展宽放大信号输出端、时序控制电路的一个脉冲电源信号输出端和压频转换器的频率信号输出端，差分输出电路的输出端接总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号输出端。
2.如权利要求1所述的传感器信号变换装置，其特征在于整形放大电路U1由运算放大器IC1和反相器IC2F组成，总线制的分布式数据采集系统的控制机地址巡检信号是双极性差分的地址信号，运算放大器IC1的1脚输出端接反相器IC2F的输入端。
3.如权利要求1所述的传感器信号变换装置，其特征在于编译码器U2由8位地址译码器IC3、8位DIP开关S1和排组P3组成，整形放大电路U1的数字信号输出端接译码器IC3的第9脚，译码器IC3的A2～A9端口接8位DIP开关S1和排组P3。
4.如权利要求1所述的传感器信号变换装置，其特征在于整形放大电路U3由5位反相器IC2A、IC2D、IC2E、IC2B、IC2C组成，译码器IC3的正向脉冲信号输出端接反相器IC2A的输入端，IC2A的输出端接积分电路R4、C3、D4，积分输出端接反相器IC2D的输入端，反相器IC2D的输出端接积分电路R5、C4、D1。
5.如权利要求1所述的传感器信号变换装置，其特征在于压频转换器U4由IC4、插座P2组成，插座接传感器电压信号输出端，插座接IC4的5脚。
6.如权利要求1所述的传感器信号变换装置，其特征在于差分输出电路U5为RS-422总线驱动器IC5，1脚为频率信号输入端，4脚为使能端。
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