一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表制造技术

本发明专利技术公开了一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表，包括：主机模块、控制器模块和变送器模块；主机模块包括依次连接的50uA差压传感器、A/D转换器和50uA单片机；50uA单片机将差压信号进行线性化、温度补偿等处理，输出到变送器模块，将电压信号变成电流信号，信号远传到DCS或PLC；同理，50uA单片机输出逻辑信号到控制器模块，控制IGBT输出开关信号远传到DCS或PLC；本发明专利技术的核心技术是把仪表系统微功耗化，实现了模拟量和开关量的两线制，不用提供单独外部电源，直接通过两线制信号回路为仪表系统供电，保证仪表的工作。

A kind of two wire intelligent differential pressure controller transmitter digital display instrument

【技术实现步骤摘要】
一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表
本专利技术涉及差压检测
，特别是涉及一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表。
技术介绍
长期以来机械式差压控制器精度差，卡涩、漂移时有发生，引起各种设备保护的误动、拒动，导致事故的发生和设备损坏。市面上的三线制差压控制器需要单独供电，供电电源的管理，电源可靠性难以保证，在长距离供电的线路压降等原因，不符合工业控制的干触点要求，形成了工业上被机械式差压控制器霸占，特别是被进口机械差压控制器霸占的状况，而未能电子化智能化，压力控制器的可靠性得不到必要的监督和控制，保护系统的可靠性也因此一直得不到保证；现有的压力变送器特别是智能变送器为非隔离型，在很多恶劣的环境下，受到电磁干扰而不能正常工作或引起误差，特别是交流设备与控制混装，接地不良，紧靠电动机等设备的工况下，干扰十分严重。变送器难以正常工作。特别是在变频器越来越多的投用时，干扰更是难以防范。常规变送器有时大幅波动，严重时输出电流超量程或为零。
技术实现思路
针对上述技术的不足，本专利技术的提供了一种两线制不单独供电的可靠并可监视的智能数显保护开关量取信装置，同时通过AI信号回路可远方监视的理想的压力控制仪表。本专利技术采用了电源隔离和信号隔离，把变送器内外部电路完全不共地，形成隔离，EMC电磁传导可以达到2倍军品标准以上的抗干扰能力。由于变压器隔离限制了变送器故障时的电流能量，也限制了爆燃的能量，提高了变送器的防爆能力，具有安全栅的防爆性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：r>一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表，所述数显仪表包括：主机模块、控制器模块和变送器模块；所述主机模块包括依次连接的50uA差压传感器、A/D转换器和50uA单片机；所述50uA差压传感器为供电电流50uA、功耗0.8mW的微功耗传感器，功耗的减小，使差压传感器发热减小，克服了差压传感器发热引起的漂移，同时50uA微功耗恒流源具有温度补偿功能；所述50uA单片机为工作电流50uA的微功耗单片机；所述50uA差压传感器用于检测待测部件两端的差压，并将所述差压信号经50uA仪表放大传输至所述A/D转换器，所述A/D转换器用于对差压信号进行模数转换得到数字量差压，所述50uA单片机用于接收数字量差压信号并对信号进行线性和温度补偿处理，处理后信号通过SPI通讯发送到显示器，通过I2C与D/A模块进行通信，输出模拟量电压信号到变送器模块，通过DO输出逻辑信号到控制器模块；接受键盘的操作信号指令，完成信号的标定和开关量设定值的设定；所述50uA单片机分别与所述控制器模块和所述变送器模块连接，所述控制器模块和所述变送器模块连接均与外部DCS或PLC连接；所述50uA单片机根据所述数字量差压信号，通过所述变送器模块将电压信号变成模拟量电流信号，并将所述电流信号传输至所述DCS或所述PLC；所述50uA单片机根据所述数字量差压信号，通过所述控制器模块将计算比较后的开关量远传至所述DCS或所述PLC；所述变送器模块利用DCS或PLC的AI信号回路进行接入，并将接入的电源进行转化为所述50uA单片机供电；所述控制器模块利用DCS或PLC的DI信号回路进行接入，并将接入的电源进行转化为所述50uA单片机供电；所述50uA恒流源提供50uA电流至50uA差压传感器，所述50uA恒流源具有温度补偿功能。可选的，所述控制器模块包括依次连接的驱动单元、IGBT开关、第一整流滤波共模单元和第一稳压单元；所述IGBT开关为1500V耐压、10A的大功率IGBT开关；所述第一整流滤波共模单元与DCS或PLC的DI信号回路连接，用于将所述IGBT开关的输出信号通过DI信号回路传输至DCS或PLC，同时对DI信号回路的电源进行整流滤波和共模滤波，并将滤波后的电源传输至所述第一稳压单元，所述第一稳压单元用于对滤波后的电源进行电源转化，将转化后的电源为所述50uA单片机供电；所述控制器模块的工作电流只有160uA，在断开状态下，利用DCS或PLC的DI信号回路为仪表供电而不引起DI的光电隔离器的误动，实现了开关的两线制，打破了差压开关不能电子化的束缚，实现了差压开关的智能化和数显，是目前市场上唯一可以做到两线制智能数显差压开关的独家产品，提高了保护系统的可靠性。可选的，所述变送器模块包括依次连接的电磁隔离器、D/A转换器、V/I转换器、第二整流滤波共模单元和第二稳压单元；所述电磁隔离器的输入端和所述50uA单片机的I2C通信口连接，所述电磁隔离器用于对50uA单片机输出的数字量差压信号进行电磁隔离保护，并传输至所述D/A转换器；所述D/A转换器用于将数字量差压信号转换成模拟量差压信号，并传输至V/I转换器；所述V/I转换器用于将模拟量差压信号转换成模拟量电流信号，并将模拟量电流信号传输至所述第二整流滤波共模单元；所述第二整流滤波共模单元与DCS或PLC的AI信号回路连接，用于将模拟量电流信号通过AI信号回路传输至DCS或PLC，同时对AI信号回路的电源进行整流滤波和共模滤波，并将滤波后的电源传输至所述第二稳压单元，所述第二稳压单元用于对滤波后的电源进行电源转化，将转化后的电源为所述50uA单片机供电；所述变送器模块工作电流为160uA，并采用了0.6mA微功耗电磁隔离技术，实现了变送器的电磁隔离，实现了变送器的安全隔离，提供了极强的抗干扰能力；所述变送器模块的工作电流只有160uA，实现了0.4-2mA电流模式，微电流工作模式减小了控制系统电源负载，降低通风系统要求，减少风扇故障，提高DCS系统可靠性。可选的，所述第一稳压单元包括降压LDO、升压LDO和升/降压切换模块；所述降压LDO在开关断开状态时将24～220VAC/DC信号回路电压稳压到3V，所述升压LDO将开关在接通状态时的IGBT饱和状态下的回路电压升高到3V；所述升/降压切换模块用于对所述降压LDO和所述升压LDO进行切换，所述降压LDO和所述升压LDO分别用于对第一整流滤波共模单元滤波后的电源进行降压和升压，得到3V直流电压提供至所述50uA单片机。可选的，所述第二稳压单元包括依次连接的整流LDO、隔离变压器和隔离电路；所述隔离电路用于将第二整流滤波共模单元滤波后的电源转化成3V、400kHz高频交流电压源，并将所述3V、400kHz高频交流电压源传输至所述隔离变压器，再经过所述整流LDO输出5V直流电压为所述50uA单片机供电。可选的，所述I2C通信信号通过隔离电路与所述D/A转换器连接，D/A再将电压信号与和所述V/I转换器连接并转换成4-20mA电流信号；所述隔离电路用于为所述50uA单片机I2C通信信号与D/A转换器进行信号隔离。可选的，所述共模滤波网络和整流LDO为所述电磁隔离器供电。可选的，所述50uA差压传感器上设置有仪表放大器，所述仪表放大器用于对所述差压进行放大，所述仪表放大器为50uA微功耗仪表放大器，所述微功耗仪表放大器稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表，其特征在于，所述数显仪表包括：主机模块、控制器模块和变送器模块；/n所述主机模块包括依次连接的50uA差压传感器、A/D转换器和50uA单片机；/n所述50uA差压传感器为供电电流50uA、功耗0.8mW的微功耗传感器，功耗的减小，使差压传感器发热减小，克服了差压传感器发热引起的漂移，同时50uA微功耗恒流源具有温度补偿功能；/n所述50uA单片机为工作电流50uA的低功耗单片机；/n所述50uA差压传感器用于检测待测部件两端的差压，并将所述差压信号经50uA仪表放大传输至所述A/D转换器，所述A/D转换器用于对差压信号进行模数转换得到数字量差压，所述50uA单片机用于接收数字量差压信号并对信号进行线性和温度补偿处理，处理后信号通过SPI通讯发送到显示器，通过I2C与D/A模块进行通信，输出模拟量电压信号到变送器模块，通过DO输出逻辑信号到控制器模块，接受键盘的操作信号指令，完成信号的标定和开关量设定值的设定；/n所述50uA单片机分别与所述控制器模块和所述变送器模块连接，所述控制器模块和所述变送器模块均与外部DCS或PLC连接；/n所述50uA单片机根据所述数字量差压信号，通过所述变送器模块将电压信号变成模拟量电流信号，并将所述电流信号远传至所述DCS或所述PLC；所述50uA单片机根据所述数字量差压信号，通过所述控制器模块将计算比较后的开关量远传至所述DCS或所述PLC；/n所述变送器模块利用DCS或PLC的AI信号回路进行接入，并将接入的电源进行转化为所述50uA单片机供电；/n所述控制器模块利用DCS或PLC的DI信号回路进行接入，并将接入的电源进行转化为所述50uA单片机供电；所述50uA恒流源提供50uA电流至50uA差压传感器，所述50uA恒流源具有温度补偿功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种两线制智能差压控制器变送器数显仪表，其特征在于，所述数显仪表包括：主机模块、控制器模块和变送器模块；
所述主机模块包括依次连接的50uA差压传感器、A/D转换器和50uA单片机；
所述50uA差压传感器为供电电流50uA、功耗0.8mW的微功耗传感器，功耗的减小，使差压传感器发热减小，克服了差压传感器发热引起的漂移，同时50uA微功耗恒流源具有温度补偿功能；
所述50uA单片机为工作电流50uA的低功耗单片机；
所述50uA差压传感器用于检测待测部件两端的差压，并将所述差压信号经50uA仪表放大传输至所述A/D转换器，所述A/D转换器用于对差压信号进行模数转换得到数字量差压，所述50uA单片机用于接收数字量差压信号并对信号进行线性和温度补偿处理，处理后信号通过SPI通讯发送到显示器，通过I2C与D/A模块进行通信，输出模拟量电压信号到变送器模块，通过DO输出逻辑信号到控制器模块，接受键盘的操作信号指令，完成信号的标定和开关量设定值的设定；
所述50uA单片机分别与所述控制器模块和所述变送器模块连接，所述控制器模块和所述变送器模块均与外部DCS或PLC连接；
所述50uA单片机根据所述数字量差压信号，通过所述变送器模块将电压信号变成模拟量电流信号，并将所述电流信号远传至所述DCS或所述PLC；所述50uA单片机根据所述数字量差压信号，通过所述控制器模块将计算比较后的开关量远传至所述DCS或所述PLC；
所述变送器模块利用DCS或PLC的AI信号回路进行接入，并将接入的电源进行转化为所述50uA单片机供电；
所述控制器模块利用DCS或PLC的DI信号回路进行接入，并将接入的电源进行转化为所述50uA单片机供电；所述50uA恒流源提供50uA电流至50uA差压传感器，所述50uA恒流源具有温度补偿功能。


2.根据权利要求1所述的两线制智能差压控制器变送器数显仪表，其特征在于，所述控制器模块包括依次连接的驱动单元、IGBT开关、第一整流滤波共模单元和第一稳压单元；所述IGBT开关为1500V耐压、10A的大功率IGBT开关；
所述第一整流滤波共模单元与DCS或PLC的DI信号回路连接，用于将所述IGBT开关的输出信号通过DI信号回路传输至DCS或PLC，同时对DI信号回路的电源进行整流滤波和共模滤波，并将滤波后的电源传输至所述第一稳压单元，所述第一稳压单元用于对滤波后的电源进行电源转化，将转化后的电源为所述50uA单片机供电；
所述控制器模块的工作电流只有160uA，在断开状态下，利用DCS或PLC的DI信号回路为仪表供电而不引起DI的光电隔离器的误动，实现了开关的两线制，打破了差压开关不能电子化的束缚，实现了差压开关的智能化和数显，是目前市场上唯一可以做到两线制智能数显差压开关的独家产品，提高了保护系统的可靠性。


3.根据权利要求1所述的两线制智能差压控制器变送器数显仪表，其特征在于，所述变送器模块包括依次连接的电磁隔离器、D/A转换器、V/I转换器、第二整流滤波共模单元和第二稳压单元；
所述电磁隔离器的输入端和所述50uA单片机的I2C通信口连接，所述电磁隔离器用于对50uA单片机输出的数字量差压信号进行电磁隔离保护，并传输至所述D/A转换器；所述D/A转换器用于将数字量差压信号转换成模拟量差压信号，并传输至V/I转换器；所述V/I转换器用于将模拟量差压信号转换成...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴芳黎，
申请(专利权)人：北京麦普兹微电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11