基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表制造技术

本发明专利技术属于仪表领域，基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，包括如下步骤：步骤1，过程变量传感器对信号采集与转换并进行输出；步骤2，单片机系统接收过程变量传感器传输的信号，并分别对模拟量信号和逻辑量信号进行处理与输出；步骤3，电容隔离模块把逻辑量或模拟量的信号电源，变成高频信号，传输到单片机侧作为电源,并分别对单片机进行逻辑量光电隔离输出和模拟量双路电感隔离输出；步骤4,两线制电源转换并分别进行模拟量输出和逻辑量输出，本发明专利技术替代机械式仪表的两线制逻辑量仪表，并实现与两线制模拟量的一体化，并在一体化的基础上，完成了逻辑量的隔离和模拟量的隔离。离。离。

【技术实现步骤摘要】
基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表


[0001]本专利技术属于仪表领域，具体涉及基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表。

技术介绍

[0002]逻辑量仪表只有机械式和有源逻辑仪表两种，由于机械式逻辑仪表在使用过程中存在卡涩，漂移，触点接触不良等诸多不良性能，致使逻辑量仪表不断被模拟量仪表所替代，模拟量仪表为实现其功能，需增加与模拟量配套的控制系统如PLC,以及相应的电源装置，盘柜等，把一个仪表就能完成的功能变成了一套系统来实现，实现其功能繁琐。尽管有源逻辑仪表能简化，但在工业上，很多场合下，逻辑仪表安装位置远，没有电源，需增加电缆芯数不仅增加了成本，在已建工程中也变得实现困难。同时由于有源仪表，在电源发生故障时，会引起大面积的仪表失灵，从安全上说，相关的保护规范也不允许采用有源仪表。因此最好的办法就是采用与机械式仪表相类似的两线制逻辑仪表来直接替代，解决机械式仪表卡涩，漂移，触点接触不良，模拟量仪表代替机械量仪表实现其功能繁琐，有源逻辑仪表在电源发生故障时引起大面积的仪表失灵，不符合相关保护规范。
[0003]仪表通常安装在工业现场，但工业现场的电磁干扰越来越严重，在大功率马达等设备现场，特别是大功率调速电机附近，干扰越来越难以控制。也因此对仪表的EMC要求越来越高，特别是电磁传导，0～80Mhz频率范围内，3V的工业标准，10V的军工标准已不能满足要求，20V的标准也很普遍。电磁设计成为仪表设计十分重要和复杂的环节。早期仪表通常是采用电容和电感进行抗干扰处理，但由于电容根本不能覆盖0～80MHz的宽频范围，加上电容在交流情况下，严重的漏电威胁到安全
。
后采用隔离分仓、共模抵消等办法，由于抗干扰的能力和共模的电感量相关，电感量越大抗干扰能力越强，但体积就越大。同样功率越大，线径就越粗，体积就越大，因此在设计时，要求功率大、电感量大、体积小、价格不贵的共模非常难找到，定制也很难做到。有时不得不采用进口的共模，价格非常昂贵。为了照顾共模的体积，整个仪表变得很庞大，结构变得复杂，外观变得很不美观，尽管如此，EMC仍不能做到全频域的抗干扰，有时侯很难保证EMC能达到军品级质量。因此仪表在使用过程中存在电源隔离抗干扰频域窄，价格昂贵，体积大等问题。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，替代机械式仪表的两线制逻辑量仪表，并完成了与两线制模拟量的一体化，并在一体化的基础上，完成了逻辑量的隔离和模拟量的隔离。解决机械式仪表卡涩，漂移，触点接触不良，模拟量仪表代替机械量仪表实现其功能繁琐，有源逻辑仪表增加电缆芯数进而增加成本，在已建工程中实现困难，在电源发生故障时引起大面积的仪表失灵，不符合相关保护规范，以及仪表在使用过程中电源隔离存在抗干扰频域窄，价格昂贵，体积大等问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，包括如下步骤：
[0007]步骤1，过程变量传感器对信号采集与转换并进行输出；
[0008]步骤2，单片机系统接收过程变量传感器传输的信号，并分别对模拟量信号和逻辑量信号进行处理与输出；
[0009]步骤3，电容隔离模块把逻辑量或模拟量的信号电源，变成高频信号，传输到单片机侧作为电源,并分别对单片机进行逻辑量光电隔离输出和模拟量双路电感隔离输出；
[0010]步骤4,两线制电源转换并分别进行模拟量输出和逻辑量输出。
[0011]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤1中过程变量传感器采用压阻式扩散硅传感器把过程压力信号转换成电压信号，或采用热电阻、热电偶把过程温度信号转换成电压信号。
[0012]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤2中单片机系统把过程变量传感器输出的电压信号，经过放大和AD输入到单片机，进行线性化，温度补偿等处理，输出DO逻辑量。
[0013]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤2中单片机系统把过程变量传感器输出的电压信号，经过放大和AD输入到单片机，同时输出I2C通信口信号到 DA模块，通过按键和显示器完成逻辑量定值设定，仪表零位量程设定，仪表校验标定和模拟量输出误差修正。
[0014]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤3中步骤3中电容式隔离模块把两线制逻辑量或模拟量的信号电源，变成高频信号，传输到单片机侧作为电源，同时单片机输出的逻辑量经过光电隔离器输出。
[0015]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤3中电容式隔离模块把两线制逻辑量或模拟量的信号电源，变成高频信号，传输到单片机侧作为电源，把单片机输出的I2C通信信号经过双路电感隔离模块输出4
‑
20mA。
[0016]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤4中两线制电源转换模拟量输出把DCS/PLC提供的模拟量查询信号电源，转换成标准的5V电源，把单片机输出的I2C通信信号经过双路电感隔离模块输出4
‑
20mA。
[0017]本专利技术技术方案的进一步改进在于，步骤4中两线制电源转换逻辑量输出把DCS/PLC提供的逻辑量查询信号电源，转换成标准的5V电源，把单片机输出的逻辑量经过光电隔离器输出,控制IGBT,输出逻辑量。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供的基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表有益效果如下：
[0019]1、本专利技术提供基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，由传感器把过程变量变成电压信号，经过放大
‑
AD
‑
单片机
‑
DO同时输出DA，经过电容式隔离电源隔离，输出两线制逻辑量和模似量，解决机械式仪表卡涩，漂移，触点接触不良，模拟量仪表代替机械量仪表实现其功能繁琐，有源逻辑仪表增加电缆芯数进而增加成本，在已建工程中实现困难，在电源发生故障时引起大面积的仪表失灵，不符合相关保护规范。
[0020]2、本专利技术提供基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，经过电容式微功耗隔离，输出两线制逻辑量和模似量，0.2毫安的电容式隔离电源，符合仪表开关低电流回路电源标准，降低了模拟量的工作电流，彻底把输入和输出隔离开来，输入端的任何干扰信号都将被隔离在仪表外，改变了电容电感在EMC 设计的不足，抗干扰频率覆盖不全，价格昂贵，体积大等问题。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术提供基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表工作流程图。
[0023]图2为图1步骤四中两线制电源转换逻辑量控制输出回路原理图。
具体实施方式
[0024]下面将通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，过程变量传感器对信号采集与转换并进行输出；步骤2，单片机系统接收过程变量传感器传输的信号，并分别对模拟量信号和逻辑量信号进行处理与输出；步骤3，电容隔离模块把逻辑量或模拟量的信号电源，变成高频信号，传输到单片机侧作为电源,并分别对单片机进行逻辑量光电隔离输出和模拟量双路电感隔离输出；步骤4,两线制电源转换并分别进行模拟量输出和逻辑量输出。2.根据权利要求1所述基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，其特征在于：步骤1中过程变量传感器采用压阻式扩散硅传感器把过程压力信号转换成电压信号，或采用热电阻、热电偶把过程温度信号转换成电压信号。3.根据权利要求1所述基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，其特征在于：步骤2中单片机系统把过程变量传感器输出的电压信号，经过放大和AD输入到单片机，进行线性化，温度补偿等处理，输出DO逻辑量。4.根据权利要求1所述基于逻辑量与模拟量的一体化两线制隔离仪表，其特征在于：步骤2中单片机系统把过程变量传感器输出的电压信号，经过放大和AD输入到单片机，同时输出I2C通信口信号到DA模块，通过按键和显示器完成逻辑量定值设定，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹤春，吴灿，吴芳黎，田野，
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：