[發明專利]電容式壓力變送器及壓力傳感系統

有效

• 申請號: 201210465854.8
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102980715A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李鳳奎;伍正輝
• 申請（專利權）人: 上海朝輝壓力儀器有限公司
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12;G01L1/14;G01L25/00;G01L27/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 胡美強;王聰

技術領域

本發明涉及一種壓力變送器及壓力傳感系統，特別是涉及一種電容式壓力變送器及使用所述電容式壓力變送器的壓力傳感系統。

背景技術

隨著科學技術的迅猛發展，非物理量的測量與控制技術，已越來越廣地應用于航天、航空、交通運輸、冶金、機械制造、石油、輕工、技術監督與測試等技術領域。

在生產過程中需要采集生產過程中的生產變量包括壓力、溫度和流量等，此后通過將這些數據傳回中央控制進行處理，進而調節生產過程的各個環節來優化整個產品的生產過程。

但是零位偏差和漂移是目前所有檢測生產過程的非物理量的傳感器都待解決的技術難題。尤其是目前常規的壓力變送器依舊是采用現場手工調整的方式，但是這種通過調零旋鈕等旋鈕進行零位或滿度重新標定的方式調節極不方便，費時費力，而且旋鈕本身也極易損壞。

而且由于目前業界常用的壓力變送器在產品安裝后必須通過效驗設備對產品進行效驗，而效驗時需要耗費大量的人力、時間以及需要昂貴的效驗設備，因而這種重新標定的方式極大的延長了生產線的調試時間，更加不利于提高生產效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術需要現場手工調整壓力變送器的零位和滿度的缺陷，提供一種電容式壓力變送器及壓力傳感系統，通過通訊模塊和MCU的結合來實現遠程標定的功能。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發明提供了一種電容式壓力變送器，其特點是，所述電容式壓力變送器包括一電容差壓傳感器、一解調器、一MCU（微控制器）和一通信模塊；

所述解調器用于將所述電容差壓傳感器生成的電容差值轉化為模擬電壓信號；所述MCU用于將所述解調器輸出的模擬電壓信號轉化為數字電壓信號；

所述MCU還基于所述通信模塊接收的零壓指令或滿壓指令記錄所述通信模塊接收到所述零壓指令或滿壓指令時，所述MCU輸出的數字電壓信號。

本發明中所述零壓指令是指在電容差壓傳感器所受壓力為零時，讓所述MCU采集經過解調器和MCU轉換后表征此時所述電容差壓傳感器的電容差值的數字電壓信號。

同理，所述滿壓指令是指在電容差壓傳感器所受壓力滿量程時，讓所述MCU采集經過解調器和MCU轉換后表征此時所述電容差壓傳感器的電容差值的數字電壓信號。

本發明的電容差壓傳感器為現有技術中通過電壓的差值來表征壓力變化的傳感器，所以此處不再詳細贅述。

本發明中利用通信模塊接收外部的零壓指令或滿壓指令，從而控制所述MCU采集所述電容差壓傳感器對應于零點壓力或滿程壓力的數字電壓信號。從而實現遠程標定和自動標定。

較佳地，所述電容式壓力變送器還包括用于檢測所述電容差壓傳感器所處環境的溫度的一溫度傳感器，所述MCU還基于所述溫度校準補償所述數字電壓信號。

本發明中利用現有的溫度補償技術，基于電容差壓傳感器所處環境的溫度對所述MCU輸出的數字電壓信號進行補償，從而避免MCU輸出的數字電壓信號的溫度漂移的偏差。

較佳地，所述解調器從一振蕩器獲得時鐘信號。本發明通過單獨為所述解調器提供時鐘信號，從而便于控制解調器將電容差值轉化為模擬電壓信號，例如可以提高時鐘信號來提高解調器轉換的精度等。

優選地，所述時鐘信號為30KHz。

較佳地，所述電容式壓力變送器還包括一電流轉換單元，用于將所述MCU輸出的數字電壓信號轉化為電流信號。

本發明中還通過電壓電流轉換來為特定的應用等提供表征電容差值的電流信號。

優選地，所述電流轉換單元為一ADI（亞德諾半導體）公司的AD421芯片。

AD421芯片是一款完整的環路供電的4-20mA供電轉換轉換器，專為滿足工業控制領域智能發射器制造商的需求而設計。它提供一種高精度、全集成、低成本解決方案，采用緊湊型16引腳封裝。

AD421芯片特別適合擴展4-20mA智能發射器的分辨率，而且成本極低。AD421芯片內置一個可選調節器，用于為自身及發射器中的其它器件供電。此調節器可提供+5V、+3.3V或+3V調節輸出電壓。

AD421芯片還內置+1.25V和+2.5V精密基準電壓源。因此，AD421芯片不需要分立式調節器和基準電壓源，所以本發明中利用所述AD421芯片可以簡化整個電容式壓力變送器的結構。

較佳地，所述通信模塊為HART（Highway?Addressable?RemoteTransducer，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議）通信模塊。