TWM529204U - 壓力傳感器及控制系統 - Google Patents

Description

壓力傳感器及控制系統

本新型是有關於一種壓力傳感器，特別是指一種用於顯示例如RS485通訊協定的人機介面通訊設定資料的壓力傳感器及控制系統。

目前的壓力傳感器連接控制主機進行例如RS485通訊協定的人機介面通訊時，無法得知各壓力傳感器之人機介面通訊設定資料(如：通訊站號、傳輸速率等)，且無法調整各壓力傳感器之人機介面通訊設定資料，造成操作上的不便。

本新型之其中一目的，即在提供一種解決先前技術缺失的壓力傳感器及控制系統。

本新型壓力傳感器在一些實施態樣中包含一壓力感應模組、一處理模組、一輸入模組、一人機通訊介面、一記憶模組及一顯示模組。該壓力感應模組用以感測外接壓力並轉換為一壓力資料。該處理模組電性連接該壓力感應模組，用以切換在一量測模式或一進階模式運作。該輸入模組電性連接該處理模組，接受操作以 產生一輸入資料。人機通訊介面，電性連接該處理模組，用以傳輸一人機介面通訊設定資料。該記憶模組電性連接該處理模組，用以儲存該人機介面通訊設定資料。該顯示模組電性連接該處理模組，於該量測模式下顯示該壓力資料，以及顯示該人機介面通訊設定資料並於該進階模式下以該輸入資料調整該人機介面通訊設定資料。

本新型控制系統在一些實施態樣中包含如前述的壓力傳感器以及一控制主機。該控制主機具有一人機介面通訊單元及一處理單元。該人機介面通訊單元電性連接該壓力傳感器的人機通訊介面。該處理單元電性連接該人機介面通訊單元，通過該人機介面通訊單元發送一讀取指令予該壓力傳感器令該壓力傳感器依據該讀取指令向該控制主機回傳一讀取資料，或通過該人機介面通訊單元發送一寫入指令予該壓力傳感器令該壓力傳感器依據該寫入指令向該控制主機回傳一寫入資料。

本新型的壓力傳感器及控制系統至少具有以下功效：透過壓力傳感器之顯示模組可得知各壓力傳感器之人機介面通訊設定資料(如：通訊站號)，且可藉由輸入模組調整各壓力傳感器之人機介面通訊設定資料，操作上更為便利。

1‧‧‧壓力傳感器

10‧‧‧處理模組

100‧‧‧控制系統

11‧‧‧輸入模組

111‧‧‧設定鍵

113‧‧‧選擇鍵組

12‧‧‧顯示模組

121‧‧‧壓力值顯示部

122‧‧‧通常設定顯示部

123‧‧‧進階設定顯示部

13‧‧‧壓力感應模組

14‧‧‧電源電路

15‧‧‧輸出部

151‧‧‧第一輸出模組

152‧‧‧第二輸出模組

153‧‧‧類比輸出模組

16‧‧‧人機通訊介面

17‧‧‧記憶模組

3‧‧‧控制主機

30‧‧‧處理單元

31‧‧‧顯示單元

32‧‧‧輸入單元

33‧‧‧傳輸單元

331‧‧‧第一輸入介面

332‧‧‧第二輸入介面

333‧‧‧類比輸入介面

34‧‧‧電源迴路

36‧‧‧人機介面通訊單元

S101~S113‧‧‧步驟

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本新型控制系統的一第一實施例的一示意圖；圖2是該第一實施例具有的一壓力傳感器的外觀示意圖；圖3是該第一實施例的一電路方塊圖；圖4是該第一實施例之壓力傳感器的一操作流程圖；圖5是如圖4的步驟S109至S113的一操作示意圖；圖6是本新型控制系統的一第二實施例的一示意圖；圖7是本新型控制系統的一第三實施例的一示意圖；圖8是本新型控制系統的一第四實施例的一示意圖；圖9是本新型控制系統的一第五實施例的一示意圖。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖3，本新型的一實施例中，控制系統100包含一控制主機3及多個壓力傳感器1。其中，控制主機3是作為例如RS485 Modbus的人機介面通訊協定中的一主控端(Master)，壓力傳感器1是作為一受控端(Slave)，各元件作用及操作原理說明如下。

參閱圖2及圖3，壓力傳感器1包含一處理模組10、一輸入模組11、一顯示模組12、一壓力感應模組13、一電源電路14、一輸出部15、一人機通訊介面16及一記憶模組17。

處理模組10是設置於壓力傳感器1內部的一控制電路，電性連接輸入模組11、顯示模組12、壓力感應模組13、電源電路14、輸出部15、人機通訊介面16及記憶模組17，可於一量測模式或一進階模式運作。

輸入模組11包含一設定鍵111及一選擇鍵組113(如圖2)，該設定鍵111切換該量測模式或該進階模式，該選擇鍵組113具有例如一前進鍵及後退鍵，用以向前或向後在多種預定的人機介面通訊設定資料選取其中一種人機介面通訊設定資料。該人機介面通訊設定資料包括一通訊站號、一傳輸速率、一傳輸格式(frame)或一通訊模式(communication protocol)。通訊站號範圍為0~255，傳輸速率包括19200或9600位元/秒，傳輸格式包括n81、E81或081，通訊模式包括ASCII或RTU(Remote Terminal Unit)通訊模式。

人機通訊介面16用以發送處理模組10傳送的一符合RS485 Modbus通訊協定的人機介面通訊設定資料給控制主機3，或是接收來自控制主機3的一符合RS485 Modbus通訊協定的人機介面通訊設定資料給處理模組10。記憶模組17用以儲存該人機介面通訊設定資料。補充說明的是，其他實施例中採用一種內建記憶功能的微處理器也屬於本新型可應用的技術，不以圖3的電路為限制。

壓力感應模組13用以感測外接壓力並轉換為一壓力資料。顯示模組12電性連接處理模組10，具有一壓力值顯示部121、一 通常設定顯示部122及一進階設定顯示部123(如圖2)，該壓力值顯示部121用於顯示該壓力資料，該通常設定顯示部122用以顯示該壓力傳感器1本身的一通常設定資料，該進階設定顯示部123用以顯示該人機介面通訊設定資料。

控制主機3具有一處理單元30、一顯示單元31、一輸入單元32、一傳輸單元33、一電源迴路34及一人機介面通訊單元36。本實施例中，控制主機3的處理單元30通過人機介面通訊單元36傳輸不同資料給該等壓力傳感器1，令該等壓力傳感器1依據不同資料執行不同動作。控制主機3可以是(但不限於)一可程式邏輯控制器(PLC)，輸入單元32供使用者輸入操作指令，顯示單元31供使用者觀看操作結果，電源迴路34用以供應24V的直流電給電源電路14。其他實施例中，也可用一外接電源(圖未示)供電給電源電路14，不以圖3的電路為限制。

壓力傳感器1的輸出部15具有一第一輸出模組151、一第二輸出模組152及一類比輸出模組153，傳輸單元33具有一第一輸入介面331、一第二輸入介面332、一類比輸入介面333。其中，第一輸出模組151電性連接第一輸入介面331，用以傳輸一筆代表開/關的數位資料；第二輸出模組152電性連接第二輸入介面332，用以傳輸另一筆代表開/關的數位資料；類比輸出模組153電性連接類比輸入介面333，用以傳輸一筆類比壓力感測資料。

本實施例中，控制主機3的人機介面通訊單元36電性連接壓力傳感器1的人機通訊介面16。控制主機3的處理單元30通過人機介面通訊單元36發送一讀取指令予該壓力傳感器1令壓力傳感器1依據讀取指令向該控制主機3回傳一讀取資料，或通過該人機介面通訊單元36發送一寫入指令予該壓力傳感器1令該壓力傳感器1依據該寫入指令向該控制主機3回傳一寫入資料。

參閱圖4及圖5，壓力傳感器1的操作流程包括：控制主機3及壓力傳感器1開啟電源(步驟S100)；壓力傳感器1設定本身RS485通訊協定參數(步驟S101)；壓力傳感器1設定本身站號值(預設值1)(步驟S102)；壓力傳感器1設定本身傳輸速率值(預設值19200位元/每秒)(步驟S103)；壓力傳感器1設定本身傳輸格式(預設值n81)(步驟S104)，壓力傳感器1設定本身通訊模式(預設值RTU)(步驟S105)；控制主機3傳送指令(commands)給壓力傳感器1(步驟S106)。

接著，判斷是否連線成功(步驟S107)，若成功，控制主機3持續傳送指令給壓力傳感器1(步驟S108)。若連線失敗，則接續步驟S109，然後，在量測模式下，按住壓力傳感器1的設定鍵111大於5秒(步驟S109)，藉此進入進階模式；並以選擇鍵組113手動設定站號值(步驟S110)；以選擇鍵組113設定傳輸速率值(步驟S111)；以選擇鍵組113設定傳輸格式(步驟S112)，再手動設定通 訊模式(步驟S113)，再重新連線，就完成了設定流程。

本實施例中，壓力傳感器1於RTU通訊模式的功能碼參照表如下。

壓力傳感器1於RTU通訊模式的異常代碼如下。

以下提供於RTU通訊模式的相關控制指令及資料格式之數個範例，其中的檢查碼是採用循環冗餘碼(Cyclic redundancy code check，簡稱CRC)形式。

範例一：控制主機3傳送之讀取指令(Read command)的格式內容如下。

在範例一中，壓力傳感器1回應之讀取資料的格式內容如下。

範例二：控制主機3傳送之寫入指令的格式內容如下。

在範例二中，壓力傳感器1回應之寫入資料(Write command)的格式內容如下。

範例三：壓力傳感器1回應異常資料的格式內容如下。

範例四：控制主機3的讀取/寫入代碼的格式內容如下。

範例五：在控制主機3讀取壓力傳感器1之壓力值的範例中，控制主機3向壓力傳感器1發送的資料的格式內容如下。

在範例五中，壓力傳感器1對應控制主機3的發送資料而回傳的資料的格式內容如下。

範例六：控制主機3設定壓力傳感器1之站號的範例中，控制主機3向壓力傳感器1發送的格式內容如下。

在範例六中，壓力傳感器1對應控制主機3發送的資料而回傳的格式內容如下。

範例七；假設控制主機3向壓力傳感器1發送的設定資料超出範圍，控制主機3向壓力傳感器1發送的資料的格式內容如下。

在範例七中，壓力傳感器1對應控制主機3發送的資料而回傳的資料格式如下，當壓力傳感器1回覆為異常代碼時，會將MSB設定為1，因此寫入的代碼為86H。

本實施例中，壓力傳感器1於ASCII通訊模式的功能碼參照表如下。

壓力傳感器1於ASCII通訊模式的異常代碼如下。

以下提供於ASCII通訊模式的相關控制指令及資料格式之數個範例，其中的檢查碼是採用縱向冗餘碼(Longitudinal Redundancy Check，簡稱LRC)。

範例八：控制主機3傳送之讀取指令的格式內容如下。

在範例八中，壓力傳感器1回應之讀取資料的格式內容如下。

範例九：控制主機3傳送之寫入指令的格式內容如下。

在範例九中，壓力傳感器1回應之寫入資料的格式內容如下。

範例十：當有發生異常狀況時，壓力傳感器1送出之異常資料的格式內容如下。

範例十一：控制主機3的讀取/寫入代碼的格式內容如下。

範例十二：在控制主機3讀取壓力傳感器1之壓力值的範例中，控制主機3向壓力傳感器1發送的資料的格式內容如下。

在範例十二中，壓力傳感器1對應控制主機3發送的資料 而回傳的資料的格式內容如下。

範例十三：控制主機3設定壓力傳感器1之通訊站號的範例中，控制主機3向壓力傳感器1發送的資料的格式內容如下。

在範例十三中，壓力傳感器1對應控制主機3發送的資料而回傳的資料的格式內容如下。

範例十四；假設控制主機3向壓力傳感器1發送的設定資料超出範圍，例如控制主機3向壓力傳感器1發送的資料的格式內容如下。

在範例十四中，壓力傳感器1對應控制主機3發送的資料而回傳的資料的格式內容如下，當壓力傳感器1回覆為異常代碼時，會將MSB設定為1，因此寫入的代碼為38H36H。

參閱圖6，本新型的第二實施例與圖3具有的元件連接 關係及作用原理相同，不同的是，壓力傳感器1’的輸出部15具有第一輸出模組151但是無第二輸出模組152及類比輸出模組153。

圖7是本新型的第三實施例與圖3具有的元件連接關係及作用原理相同，不同的是，壓力傳感器1”的輸出部15具有第一輸出模組151及第二輸出模組152但是無類比輸出模組153。

圖8是本新型的第四實施例與圖3具有的元件連接關係及作用原理相同，不同的是，壓力傳感器1”’的輸出部15具有第一輸出模組151及類比輸出模組153但是無第二輸出模組152。

圖9是本新型的第五實施例與圖3具有的元件連接關係及作用原理相同，不同的是，壓力傳感器1””的輸出部15具有類比輸出模組153但是無第一輸出模組151及第二輸出模組152。其他實施例也可包括複數個輸出模組及複數個類比輸出模組。

綜上所述，本新型的壓力傳感器1及控制系統100至少具有以下功效：透過壓力傳感器1的顯示模組12可得知各壓力傳感器1之人機介面通訊設定資料(如：通訊站號)，且可藉由輸入模組11調整各壓力傳感器1的人機介面通訊設定資料，操作上更為便利，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範 圍內。

1‧‧‧壓力傳感器

10‧‧‧處理模組

11‧‧‧輸入模組

111‧‧‧設定鍵

113‧‧‧選擇鍵組

12‧‧‧顯示模組

121‧‧‧壓力值顯示部

122‧‧‧通常設定顯示部

123‧‧‧進階設定顯示部

Claims (10)

1. 一種壓力傳感器，包含：一壓力感應模組，用以感測外接壓力並轉換為一壓力資料；一處理模組，電性連接該壓力感應模組，用以切換在一量測模式或一進階模式運作；一輸入模組，電性連接該處理模組，接受操作以產生一輸入資料；一人機通訊介面，電性連接該處理模組，用以傳輸一人機介面通訊設定資料；一記憶模組，電性連接該處理模組，用以儲存該人機介面通訊設定資料；及一顯示模組，電性連接該處理模組，於該量測模式下顯示該壓力資料，以及顯示該人機介面通訊設定資料並於該進階模式下以該輸入資料調整該人機介面通訊設定資料。
2. 如請求項1所述的壓力傳感器，其中，該輸入模組包含一設定鍵及一選擇鍵組，該設定鍵用以切換該量測模式或該進階模式，該選擇鍵組用以在多種預定的人機介面通訊設定資料切換並供選取其中一種人機介面通訊設定資料。
3. 如請求項1所述的壓力傳感器，其中，該顯示模組具有一壓力值顯示部、一通常設定顯示部及一進階設定顯示部，該壓力值顯示部用於顯示該壓力資料，該通常設定顯示部用以顯示該壓力傳感器本身的一通常設定資料，該進階設 定顯示部用以顯示該人機介面通訊設定資料。
4. 如請求項1所述的壓力傳感器，其中，該人機介面通訊設定資料包括一通訊站號、一傳輸速率、一傳輸格式及/或一通訊模式。
5. 如請求項1所述的壓力傳感器，還包括一輸出部，該輸出部具有的元件包括下列的其中任一種組合：第一組合：一第一輸出模組；第二組合：一類比輸出模組；第三組合：一第一輸出模組及一第二輸出模組；第四組合：一第一輸出模組及一類比輸出模組；及第五組合：一第一輸出模組、一第二輸出模組及一類比輸出模組；及第六組合：複數個輸出模組及複數個類比輸出模組。
6. 如請求項1所述的壓力傳感器，其中，該人機介面通訊設定資料包含一功能碼，該功能碼代表一站號設定、一目前壓力值、一單位值、一小數點位數、一開關動作模式、一開關動作型式、一開關反應時間、一背光顏色選擇、一應差設定、一省電設定、一顯示微調範圍、一傳輸速率設定、一傳輸格式設定、一傳輸資訊格式、一出廠值回復、一動作點設定、一開關狀態、一鎖鍵功能設定值、一壓力類別、一開關類別設定、一顯示更新時間設定值、一壓力感測元件異常檢知狀態，或一RS-485線路異常檢知狀態。
7. 一種控制系統，包含如請求項1的該壓力傳感器以及一控 制主機，該控制主機具有：一人機介面通訊單元，電性連接該壓力傳感器的人機通訊介面；及一處理單元，電性連接該人機介面通訊單元，通過該人機介面通訊單元發送一讀取指令予該壓力傳感器令該壓力傳感器依據該讀取指令向該控制主機回傳一讀取資料，或通過該人機介面通訊單元發送一寫入指令予該壓力傳感器令該壓力傳感器依據該寫入指令向該控制主機回傳一寫入資料。
8. 如請求項7所述的控制系統，其中，該壓力傳感器的數量具有複數個，該控制主機通過該人機介面通訊單元傳輸不同資料給該等壓力傳感器，令該等壓力傳感器依據不同資料執行不同動作。
9. 如請求項7所述的控制系統，其中，該壓力傳感器以及該控制主機之間的通訊模式包括RTU(Remote Terminal Unit)通訊模式及/或ASCII通訊模式。
10. 如請求項7所述的控制系統，其中，該人機介面通訊設定資料包含一功能碼，該功能碼代表一站號設定、一目前壓力值、一單位值、一小數點位數、一開關動作模式、一開關動作型式、一開關反應時間、一背光顏色選擇、一應差設定、一省電設定、一顯示微調範圍、一傳輸速率設定、一傳輸格式設定、一傳輸資訊格式、一出廠值回復、一動作點設定、一開關狀態、一鎖鍵功能設定值、一壓力類別、一開關類別設定、一顯示更新時間設定值、一壓力 感測元件異常檢知狀態，或一RS-485線路異常檢知狀態。