无供电电缆的传感变送装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的设计目的在于解决变送信号远距离传输附加相关电路与其供电线路设置所存在的矛盾，提供了一种无供电电缆的传感变送装置，本技术方案的主要技术特点内容是：其采集传感头设置了单片机构成的中央控制单元和信号通讯通道，由ＲＳ－４８５接口电路或ＲＳ－４２２接口电路通过其二条外接信号传输电缆完成信号传输；信号传输电缆的传感头延伸侧设有电源保持电路，电源保持电路的输入端串接有受中央控制单元控制的两开关切换。本技术利用同一信号传输电缆来完成信号传输和电路供电的双重功效，具有远距离传输抗干扰性强、准确性高、使用期不再受电源限制的技术特点。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

Sensing and transmitting device without power supply cable

The utility model aims to solve the contradiction of transmission signal long-distance transmission circuit and power supply circuit of additional related settings, provides a sensor without power supply cable transmission device, the contents of main technical features of the technical scheme is: the acquisition sensor set up central control unit and the signal communication channel is composed of single chip microcomputer the RS - 485 or RS - 422 interface circuit interface circuit through the external signal transmission cable signal transmission; sensor signal transmission cable extending side is provided with a power supply circuit circuit, maintain input is connected by the central control switch control unit two. The utility model uses the same signal transmission cable to complete the double effect of signal transmission and circuit power supply, and has the advantages of long distance transmission, strong anti-interference, high accuracy and no longer limited by the power supply during the service period.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是传感器变送技术，尤其涉及的是实现适于远传输的传感变送装置改进技术。
技术介绍
许多基础研究或操作控制是源于对客观事物及其环境状况的基本测量。完成不同种测量的传感器常常被置于水下或地下深处、高温或高压及有毒等复杂环境中，由远端的仪器仪表摄取其变送电信号，完成如压力、湿度、深度等各种物理量的测量工作。其传感测量首先面临的最大挑战是变送检测信号长距离传输中，电缆线自身的传输电阻、寄生电容和其它干扰信号随距离的延长在增加，而变送电信号却在逐渐衰减，变送电信号很容易“淹没”于干扰信号中，因而大大影响了测量的准确性和稳定性，甚至导致无法测量。为解决这一技术问题，一种技术解决方法是在前端传感部分增设信号放大电路，放大后的变送电信号再经电缆传输线输送至仪器处理部分，该方法虽在一定程度上提高了测量准确性和可靠性，但出现的新问题是附加电路供电电缆，既增加测量应用成本，更为重要的是因长距离传输，电缆线电阻的存在导致压降大量损失，同样会造成传感变送部分无法工作。另一种技术解决方法是通过在传感部分设置无线遥控遥测的发射和接收装置及其直流电池来避开有形电缆的传输方式，本解决手段同样大幅度增加了传感采集部分成本，而前端传感装置结构的复杂、空间占用的骤增、功耗的增加，其实用性能明显降低，特别是前端传感部分若被置于无法经常更换电池的感应环境中，电池耗尽测量也就无法进行。所以综上所述，现有技术存在的主要技术问题是无法解决远距离变送信号传输与供电之间的矛盾。
技术实现思路
为解决变送信号远距离中提高信号传输准确性需要附加相关电路的同时又与其供电电缆的配套设置之间的矛盾，本技术提供了一种无供电电缆的传感变送装置的技术方案，本技术方案的主要
技术实现思路
是包括有采集传感头和其外接信号传输电缆的无供电电缆的传感变送装置，其采集传感头的电路构造是以单片机构成中央控制单元，连接设有传感采集通道和信号通讯通道构成；其传感采集通道为连接设置于中央控制单元I/O接口的由传感器构成的传感信号源通道；其信号通讯通道包括有以接口连接形式与中央控制单元连接设置的RS-485接口电路或RS-422接口电路和接口单元的二条外接信号传输电缆；信号传输电缆的传感头延伸侧设有电源保持电路，和分别串接于电源保持电路两输入端、由中央控制单元指定指令控制脚控制的两切换开关。本技术设计提供的无供电电缆的传感变送装置，该技术方案在前端传感部分通过增设中央处理单元和通讯接口电路，将传感采集的模拟电信号直接转换为具有极强抗干扰能力的数字信号后向外传输，克服了微弱的模拟信号无法适应远距离传输的技术不足，保证了传感测量的准确性和可靠性；在此技术基础上，本技术方案巧妙将信号传输电缆同时设计作为供电线路，使其具有信号传输和提供电源的双重功能，无论多复杂的传感器应用二条传输线即可完成其对外传输，解决了现有技术远距离传输需独立设置供电电缆而带来的一系列技术问题，从而保证了传输采集头中各部件使用期不受供电的限制，因而大大拓宽了其测量应用范围。以下将结合附图给出的具体构造实施例来详细说明本技术的
技术实现思路
。附图说明图1为本技术的电路组成框图图2为一具体实施例的电路原理图。具体实施方式本技术的无供电电缆的传感变送装置包括有传感采集头和对外连接的传输电缆，其核心部分是采集传感头的结构构造。该采集传感头是以单片机为中央控制单元，构成传感信号的采集、信息转换处理、通讯和供电控制的单片机控制系统，其电路组成构造为由8051系列单片机构成本装置的中央控制单元MCU，通过其各功能接口端连接设有传感采集通道1、信号传输通道2等各功能块，中央控制单元MCU还可以选用其它型号的单片机。连接于中央控制单元MCU一信号I/O口的传感采集通道1，包括有感应并输出传感信号的传感器E，经今信号放大器AV信号放大或整形，向中央控制单元MCU提供传感采集信号。传感器E作为信号源，其输出的变送电信号可以是电流信号、电压信号或频率信号等等。信号通讯通道2以通讯接口连接形式与中央控制单元MCU连接，它由RS-485通讯接口芯片和其接口端的外接信号传输电缆构成，如图2所示，其两条信号传输电缆LINE1、LINE2分别连接于RS-485通讯接口芯片的A端、B端，接口芯片的驱动器端DI与MCU的TXD连接，其接收器输出端RO与MCU的RXD连接，其OE、RE端受MCU的一I/O接口脚控制连接，指令控制RS-485通讯接口芯片输入或输出工作。本通讯接口也可以由RS-422通讯接口芯片取代RS-485通讯接口芯片构成本信号通讯通道。信号通讯电缆LINE1、LINE2的采集传感头的延伸侧连接设有电源保持电路VDC，本电源保持电路VDC是由电解电容CD1和滤波电容C1构成，两信号通讯电缆之间并联有两反接稳压二极管DW1、DW2串接构成的保护电路；该电源保持电路VDC的两输入端分别串接切换开关K1、K2，构成了本采集传感头电源保持电路VDC的开关切换电路，由中央控制单元MCU所指定的指令控制脚P0.2、P0.3作为切换开关K1、K2的开断控制端，切换开关K1、K2可以选用任何具有切换功能的电子开关器件或机械开关，如小型继电器、固体继电器、集成电路继电器、三极管、可控硅、MOS管等，本实施例是以开关三极管具体构成其电路为例进行说明的。本传感变送装置的工作过程是测量平台端的仪器仪表由信号通讯电缆LINE1、LINE2向电源保持电路VDC供电，使中央控制单元MCU具有工作电源后复位初始化进入等待状态，此时测量平台端的仪器仪表中止供电，由两条通讯电缆LINE1、LINE2作为数据传输的通讯线路使用，在通讯期间，当通讯电缆LINE1的信号电压高于通讯电缆LINE2的信号电压时，则由中央控制单元MCU的控制脚P0.2、P0.3输出控制指令，使切换开关K1、K2导通，使电源保持电路VDC利用数据传输的同时由传输数据的正脉冲为自身的电容CD1充电，补充使其两端始终具备系统的工作电压；当通讯电缆LINE1的信号电压低于通讯电缆LINE2的信号电压时，则由中央控制单元MCU的控制脚P0.2、P0.3输出控制指令，使切换开关K1、K2断开，系统依靠电源保持电路VDC中电容CD1的存储电压继续工作，并由下一数据正脉冲到来时不断补充电容CD1的电容量消耗，反复如此来维持系统的正常工作。权利要求1.一种包括有采集传感头和其外接信号传输电缆的无供电电缆的传感变送装置，其特征在于其采集传感头是以单片机构成的中央控制单元(MCU)，连接设有传感采集通道和信号通讯通道构成；其传感采集通道为连接设置于中央控制单元(MCU)I/O接口的由传感器(E)构成的传感信号源通道；其信号通讯通道包括有以接口连接形式设置于中央控制单元(MCU)的RS-485接口单元和接口单元的二条外接信号传输电缆(LINE1、LINE2)；信号传输电缆的传感头延伸侧设有电源保持电路(VDC)，和分别串接于电源保持电路(VDC)两输入端、由中央控制单元指定指令控制脚控制的两开关切换(K1、K2)。2.根据权利要求1所述的无供电电缆的传感变送装置，其特征在于由RS-422接口芯片取代RS-485接口芯片。3.根据权利要求1或2所述的无供电电缆的传感变送装置，其特征在于传感采集通道中连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括有采集传感头和其外接信号传输电缆的无供电电缆的传感变送装置，其特征在于其采集传感头是以单片机构成的中央控制单元（ＭＣＵ），连接设有传感采集通道和信号通讯通道构成；其传感采集通道为连接设置于中央控制单元（ＭＣＵ）Ｉ／Ｏ接口的由传感器（Ｅ）构成的传感信号源通道；其信号通讯通道包括有以接口连接形式设置于中央控制单元（ＭＣＵ）的ＲＳ－４８５接口单元和接口单元的二条外接信号传输电缆（ＬＩＮＥ１、ＬＩＮＥ２）；信号传输电缆的传感头延伸侧设有电源保持电路（ＶＤＣ），和分别串接于电源保持电路（ＶＤＣ）两输入端、由中央控制单元指定指令控制脚控制的两开关切换（Ｋ１、Ｋ２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，
申请(专利权)人：杨毅，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]