一种智能化超低功耗高精度流量变送器制造技术

本发明专利技术一种智能化超低功耗高精度流量变送器，具有低功耗、高精度、智能化和抗干扰强的特点，其测量精度达1‰，在高精度流量测量变送领域具有广阔的应用前景。本发明专利技术包括模拟隔离模块、A/D采集模块、CPU模块、变送模块、HART调制解调模块；所述模拟隔离模块的信号输出端连接A/D采集模块的信号输入端，A/D采集模块的信号输出端连接CPU模块，所述CPU模块的信号输出端连接4-20mA变送模块的信号输入端，所述4-20mA变送模块的信号输出端连接HART调制解调模块的信号输入端，所述HART调制解调模块的信号输出端再与CPU模块的信号输入端相连；所述模拟隔离模块包括输入端运算放大器、输出端运算放大器和线性光耦，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流量测量装置
，具体地涉及一种智能化超低功耗高精度流量变送器。
技术介绍
高精度的流量测量,对于提高给水调节的品质、系统运行的安全性以及经济核算的准确性具有十分重要的意义。流量测量装置的种类很多,节流装置是目前最为成熟和可靠的流量测量装置,是电力行业和其他能源行业的主要流量测量装置。传统的差压式流量计根据安装于管道中流量检测件产生的差压,己知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。目前实际使用的给水流量测量装置不能满足当前机组性能准确评价的需要,难以达到节能降耗的目的。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种智能化超低功耗高精度流量变送器；本专利技术具有低功耗、高精度、智能化和抗干扰强的特点，其测量精度达1‰，在高精度流量测量变送领域具有广阔的应用前景。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术一种智能化超低功耗高精度流量变送器，包括模拟隔离模块、A/D采集模块、CPU模块、变送模块、HART调制解调模块；其结构要点是：所述模拟隔离模块的信号输出端连接A/D采集模块的信号输入端，A/D采集模块的信号输出端连接CPU模块，所述CPU模块的信号输出端连接4-20mA变送模块的信号输入端，所述4-20mA变送模块的信号输出端连接HART调制解调模块的信号输入端，所述HART调制解调模块的信号输出端再与CPU模块的信号输入端相连；所述模拟隔离模块包括输入端运算放大器、输出端运算放大器和线性光耦，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路。作为本专利技术的一种优选方案，所述模拟隔离模块的线性光耦采用HCNR200芯片。进一步地，所述线性光耦HCNR200芯片的引脚连接有一个发光二极管LED，两个光电二极管PD1和PD2；所述线性光耦HCNR200芯片的2引脚连接发光二极管LED，所述线性光耦HCNR200芯片的4引脚和5引脚对应连接光电二极管PD1和PD2。更进一步地，所述模拟隔离模块的输入端运算放大器、输出端运算放大器均采用TLC27L7芯片，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路；所述输入端负反馈电路由运算放大器TLC27L7芯片的8引脚与4引脚之间的环路连接构成，所述环路部分包括稳压管D1，电阻R25、R26，电容C30、C31，所述输出端负反馈电路由运算放大器TLC27L7芯片的4引脚与5引脚之间的连接构成。作为本专利技术的另一种优选方案，所述A/D采集模块采用AD7714模数转换器。作为本专利技术的另一种优选方案，所述变送模块采用D/A转换器AD421。作为本专利技术的另一种优选方案，所述CPU模块采用MSP430F449单片机。作为本专利技术的另一种优选方案，所述HART调制解调模块采用HART通信芯片HT2012构成。本专利技术的有益效果是。本专利技术提供了一种智能化超低功耗高精度流量变送器，采用两线制、低功耗设计,将变送器电流控制在3.5mA以下；以MSP430超低功耗单片机为核心,采用模拟隔离方式实现前端多通道信号的高精度隔离输入和采集,并且在4～20mA的标准输出信号上实现HART通信,可对变送器参数进行在线设置与修改，可以满足不同工况条件下高温高压水或水蒸汽流量的高精度检测；该变送器具有低功耗、高精度、智能化和抗干扰强的特点,其测量精度达1‰，在高精度流量测量变送领域具有广阔的应用前景。本专利技术采用线性光耦HCNR200芯片对输入信号进行高精度模拟隔离，抑制了瞬态信号、共模电压及不稳定地电位对系统测量的影响,选择了非线性度很小的A/D和D/A转换芯片,并通过一定的软硬件措施降低模拟输入通道的干扰,根据温度和压力信号来对流量计算模型进行了修正,并将标准HART总线技术应用到流量计系统中，而且能够在线修改流量计算的相关参数,具有精度高、功耗低和智能化等优点,能提高传感器的测量精度,该流量变送器的测量精度还将进一步提高,具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术一种智能化超低功耗高精度流量变送器的系统框图。图2是本专利技术一种智能化超低功耗高精度流量变送器的模拟隔离模块的电路图。图3是本专利技术一种智能化超低功耗高精度流量变送器的HART调制解调模块的电路图。具体实施方式结合附图1和2所示，本专利技术一种智能化超低功耗高精度流量变送器，包括模拟隔离模块、A/D采集模块、CPU模块、变送模块、HART调制解调模块；其结构要点是：所述模拟隔离模块的信号输出端连接A/D采集模块的信号输入端，A/D采集模块的信号输出端连接CPU模块，所述CPU模块的信号输出端连接4-20mA变送模块的信号输入端，所述4-20mA变送模块的信号输出端连接HART调制解调模块的信号输入端，所述HART调制解调模块的信号输出端再与CPU模块的信号输入端相连；所述模拟隔离模块包括输入端运算放大器、输出端运算放大器和线性光耦，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路。参见图2所示，为本专利技术的模拟隔离模块的电路图。所述模拟隔离模块的线性光耦采用HCNR200芯片。进一步地，所述线性光耦HCNR200芯片的引脚连接有一个发光二极管LED，两个光电二极管PD1和PD2；所述线性光耦HCNR200芯片的2引脚连接发光二极管LED，所述线性光耦HCNR200芯片的4引脚和5引脚对应连接光电二极管PD1和PD2。更进一步地，所述模拟隔离模块的输入端运算放大器、输出端运算放大器均采用TLC27L7芯片，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路；所述输入端负反馈电路由运算放大器TLC27L7芯片的8引脚与4引脚之间的环路连接构成，所述环路部分包括稳压管D1，电阻R25、R26，电容C30、C31，所述输出端负反馈电路由运算放大器TLC27L7芯片的4引脚与5引脚之间的连接构成。所述A/D采集模块采用AD7714模数转换器；所述变送模块采用D/A转换器AD421；所述CPU模块采用MSP430F449单片机；所述HART调制解调模块采用HART通信芯片HT2012构成。所述HART协议物理层主要依靠符合Be11202通信标准的调制解调器形成1200Hz和2200Hz的FSK信号,传递HART命令及其响应信号。在调制工作模式时,HT2012将CPU的串行口输出的不归零制数字信号调制成FSK方波电压信号,经AD421叠加在4～20mA回路上输出;在处于解调工作模式时,HT2012将回路信号经带通滤波、放大整形后取出的FSK信号解调为数字信号。由于是半双工的,由MSP430改变P4.6引脚INRTS上的电平以决定是进行调制还是解调工作。在半双工方式下,HT2012还提供载波检测信号OCD,将它接到MSP430的P4.5引脚上,一旦接收到信号,延迟一小段时间后,OCD端的高电平就变为低电平,从而触发CPU中断。可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化超低功耗高精度流量变送器，包括模拟隔离模块、A/D采集模块、CPU模块、变送模块、HART调制解调模块；其特征在于：所述模拟隔离模块的信号输出端连接A/D采集模块的信号输入端，A/D采集模块的信号输出端连接CPU模块，所述CPU模块的信号输出端连接4‑20mA变送模块的信号输入端，所述4‑20mA变送模块的信号输出端连接HART调制解调模块的信号输入端，所述HART调制解调模块的信号输出端再与CPU模块的信号输入端相连；所述模拟隔离模块包括输入端运算放大器、输出端运算放大器和线性光耦，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路。

【技术特征摘要】
1.一种智能化超低功耗高精度流量变送器，包括模拟隔离模块、A/D采集模块、CPU模块、变送模块、HART调制解调模块；其特征在于：所述模拟隔离模块的信号输出端连接A/D采集模块的信号输入端，A/D采集模块的信号输出端连接CPU模块，所述CPU模块的信号输出端连接4-20mA变送模块的信号输入端，所述4-20mA变送模块的信号输出端连接HART调制解调模块的信号输入端，所述HART调制解调模块的信号输出端再与CPU模块的信号输入端相连；所述模拟隔离模块包括输入端运算放大器、输出端运算放大器和线性光耦，所述输入端运算放大器、输出端运算放大器均构成负反馈电路。2.根据权利要求1所述的一种智能化超低功耗高精度流量变送器，其特征在于：所述模拟隔离模块的线性光耦采用HCNR200芯片。3.根据权利要求2所述的一种智能化超低功耗高精度流量变送器，其特征在于：所述线性光耦HCNR200芯片的引脚连接有一个发光二极管LED，两个光电二极管PD1和PD2；所述线性光耦HCNR200芯片的2引脚连接发光二极管LED，所述线性光耦HCNR200芯片的4引脚和5引脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：田荣侠，
申请(专利权)人：田荣侠，
类型：发明
国别省市：辽宁;21