本发明专利技术涉及一种可以通过HART总线为WIA无线适配装置提供工作电能的供电电路。本发明专利技术包括压降控制模块，用于为系统供电模块提供稳定电压；系统供电模块，用于为微处理器供电和为储能元件充电；充电控制模块，用于实现储能元件的充电使能；储能元件，用于存储电能；储能监测模块，用于将储能元件的电压值实时传送给微处理器；微处理器，控制充电控制模块为储能元件充电，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电；WIA供电模块，用于为WIA无线通讯模块提供电能。本发明专利技术根据HART总线物理层协议，从HART仪表所在的4-20mA电流环路总线上汲取适当的电能，为WIA无线通讯模块供电。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种可以通过HART总线为WIA无线适配装置提供工作电能的供电电路。本专利技术包括压降控制模块，用于为系统供电模块提供稳定电压；系统供电模块，用于为微处理器供电和为储能元件充电；充电控制模块，用于实现储能元件的充电使能；储能元件，用于存储电能；储能监测模块，用于将储能元件的电压值实时传送给微处理器；微处理器，控制充电控制模块为储能元件充电，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电；WIA供电模块，用于为WIA无线通讯模块提供电能。本专利技术根据HART总线物理层协议，从HART仪表所在的4-20mA电流环路总线上汲取适当的电能，为WIA无线通讯模块供电。【专利说明】—种WIA-PA无线网络适配装置的供电电路
本专利技术涉及一种可以通过HART 总线为 WIA(Wireless Networks for IndustrialAutomation)无线适配装置提供工作电能的供电电路，应用于工业现场的有线HART仪表的无线WIA网络改造中。
技术介绍
智能无线网络WIA基于短程无线通信IEEE802.15.4标准，使用自由频带，解决在大型器械、金属管道等对无线信号反射、散射造成的多径效应，以及电机、器械运转产生的电磁噪声对无线通信干扰，提供高可靠、实时无线通讯服务。智能无线网络WIA技术特别适用于工业控制与工厂自动化过程控制，并广泛应用于石油、化工、冶金、矿山等领域。大部分石油、化工企业都有成百上千的智能仪表。这些仪表一般都采用有线的方式与控制室相连接。这种有线连接构成电流环路传递过程控制中的测量信号和控制信号，同时电流环路也为部分仪表提供消耗的电能。这些传统有线HART仪表可以检测到丰富的过程控制信息和设备状态信息，然而由于现场改造困难、布线成本高等原因，通常控制中心只读取了仪表的PV (主变量)等简单的信息，大部分信息被闲置。仪表设备的无线改造将为工厂数字化信息化提供重要支持，WIA无线适配装置可以将HART仪表内的数据和故障诊断传入WIA网络中，是解决HART仪表无线改造的关键设备。然而在工厂特殊的环境下，WIA无线通讯模块的供电限制为HART仪表改造带来很多困难。一方面，由于仪表设备与控制室遥远、现场情况复杂，为适配装置提供单独电源线的成本较高。另一方面，电池供电有寿命限制，定期更换电池成本较高，同时在高温、高湿、易爆的环境中带来了额外的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种WIA-PA无线网络适配装置的供电电路，用于将HART仪表连接到WIA网络时的网络适配装置中。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是:一种WIA-PA无线网络适配装置的供电电路，包括压降控制模块，输入端连接HART总线，输出端连接系统供电模块，用于为系统供电模块提供稳定电压；系统供电模块,连接微处理器、压降控制模块和充电控制模块，用于将输入的电压转换为，为微处理器供电和为储能元件充电；充电控制模块，连接系统供电模块、微处理器和储能元件，用于在微处理器的控制下，实现储能元件的充电使能；储能元件，连接充电控制模块、储能监测模块和WIA供电模块，用于存储电能；储能监测模块，连接储能元件和微处理器，用于将储能元件的电压值实时传送给微处理器；微处理器，控制充电控制模块为储能元件充电，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电；WIA供电模块，连接储能元件和微处理器，用于根据WIA网络协议，在微处理器的控制下，为WIA-PA无线网络适配装置中的WIA无线通讯模块提供电能。所述压降控制模块由稳压芯片及其外围电路组成。所述系统供电模块采用TPS61070芯片，将输入的2V直流电转成3.3V直流电源。所述微处理器采用TI公司的M430F149低功耗单片机。所述充电控制模块为MOS管或模拟开关芯片。所述充电控制模块并联一个稳压芯片。所述稳压芯片采用TLV3491。所述储能元件选用超级电容，电容值不小于0.25F。所述储能监测模块由模拟数字转换器组成。所述WIA供电模块由DC-DC芯片及其外围电路组成。本专利技术具有以下优点:1.本专利技术根据WIA无线通讯模块特有的工作模式HART总线物理层协议，从HART仪表所在的4-20mA电流环路总线上汲取适当的电能，为WIA无线通讯模块供电。2.本专利技术对电源输入端电压降进行控制，且不会影响HART总线的正常工作。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的原理框图；图2是本专利技术连接到HART仪表的示意图；图3是超级电容充电过程示意图；图4是WIA无线通讯模块入网模式电能消耗图；图5是WIA无线通讯模块发送时隙的电能消耗图；图6是WIA无线通讯模块接收时隙的电能消耗图。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术提供一种用于WIA无线通讯模块的供电电路，该电路通过HART总线汲取电能，并将电能存储在超级电容内，微处理器将根据WIA无线网络的需要为WIA无线通讯模块提供电能。本专利技术结合无线通讯模块的情况结合各个方面的因素达到系统的供电性能最优。需要考虑的因素如下:1)确定供电电路在HART总线上的压降，使其对HART总线的影响最小；2)WIA无线通讯模块入网阶段的能耗选择超级电容的容量；3)根据WIA无线通讯模块、微处理器等芯片的功耗和储能设备的充电时间确定供电电路部分所需电能。图1为本专利技术的原理框图。WIA无线网络适配装置的供电电路由微处理器、压降控制模块、系统供电模块、充电控制模块、储能元件、储能监测模块和WIA供电模块组成。本专利技术的供电电路串联在4-20mA的HART总线上，可以帮助汲取总线上的电能并存储起来供WIA无线通讯模块的射频发射使用，同时不会影响HART总线上其他设备的正常工作。微处理器采用具有低功耗技术的单片机，本实施例中采用TI公司的M430F149低功耗单片机，一方面，控制充电控制模块为储能元件充电；另一方面，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电。压降控制模块可以由稳压芯片及其外围电路组成，一方面为系统供电模块工作产生电压降；另一方面控制电压降在满足供电电路正常运行的情况下，对HART总线的影响达到最小。系统供电模块由DC-DC芯片及其外围电路构成，电能的转换效率要尽量高，主要完成为微处理器供电和为储能元件充电的工作。本实施例的系统供电模块采用TPS61070芯片，将输入的2V直流电转成3.3V直流电源，其转换效率可以达到92%。充电控制模块由MOS管或模拟开关芯片组成，受微处理器直接的控制，实现储能元件的充电使能。同时充电控制模块并联一个2.2V的稳压芯片，起到过冲保护的作用。本实施例采用的稳压芯片是TLV3491。储能监测模块由模拟数字转换器组成，将储能元件的电压值实时传送给微处理器。储能元件选用超级电容。WIA供电模块由高性能DC-DC芯片及其外围电路组成。其功能是根据WIA网络协议的需要，在微处理器的控制下，为WIA无线通讯模块提供电能。如图2所示，无线网络适配装置的供电电路串联在4_20mA电流环路中。整个供电电路可以看成一个等效理想电阻，供电电路汲取的电量可看成等效理想电阻消耗的电量，等效理想电阻的大小决定着系统的电压压降。如果等效理想电阻增大，将带来两方面影响:一方面，由于环路本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种WIA‑PA无线网络适配装置的供电电路，其特征在于，包括压降控制模块，输入端连接HART总线，输出端连接系统供电模块，用于为系统供电模块提供稳定电压；系统供电模块，连接微处理器、压降控制模块和充电控制模块，用于将输入的电压转换为，为微处理器供电和为储能元件充电；充电控制模块，连接系统供电模块、微处理器和储能元件，用于在微处理器的控制下，实现储能元件的充电使能；储能元件，连接充电控制模块、储能监测模块和WIA供电模块，用于存储电能；储能监测模块，连接储能元件和微处理器，用于将储能元件的电压值实时传送给微处理器；微处理器，控制充电控制模块为储能元件充电，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电；WIA供电模块，连接储能元件和微处理器，用于根据WIA网络协议，在微处理器的控制下，为WIA‑PA无线网络适配装置中的WIA无线通讯模块提供电能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪峰，曾鹏，徐洪垚，牛泽田，郑军，李金英，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。