[實用新型]基于I2C的網絡化變送器

有效

• 申請號: 201420370024.1
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN203982121U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 李向陽;潘亮平;黃恩配
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及自動化儀表研究領域，特別涉及一種基于I²C的網絡化變送器。

背景技術

變送器是一種基礎自動化設備，用于把不同傳感器送來的物理量信號變換為標準信號制式的測量信號。目前變送器與傳感器之間的信號連接主要為模擬信號，由于不同物理量的變換電路不同，因此變送器一般只能實現對一種物理量實現變送功能，針對不同物理量需要重新設計變送器。此外在更換傳感器時，往往需要對變送器進行重新校正，由于該過程在應用現場進行，又需要標準樣本(如3.5％的甲烷氣體)，因此校正非常不方便，校正過程工作量非常大。為了使變送器有通用性，IEEE協會制定了智能傳感器接口標準IEEE1451，但是該標準復雜，模塊劃分不合理，模塊之間的接口連接線達10根且過于專用，沒有考慮到微處理器技術和通信技術的快速發展，近20年來，一直未被工業界所接受。

在實際應用中，新型變送器最好能兼容已有的變送器類型，這樣才能減少用戶投資，有利于推廣。現有變送器輸出的標準信號一般為4～20mADC電流信號，為了方便與其它自動化儀表構成自動化網絡，一些變送器也提供Modbus/RS485通信接口。

數字化和網絡化是自動化儀表的發展方向，數字化和網絡化不僅可以提高變送器的測量精度，而且可以提供遠程診斷、標定和組態等模擬變送器沒有的新功能。此外，為了使變送器能單獨使用，需要有報警輸出，并能在現場通過手操器進行參數和功能配置。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于I²C(Inter-Integrated?Circuit)的網絡化變送器，該變送器兼容現有變送器的大多數功能，采用分布式總線結構，可以連接多個智能傳感器，不需要進行現場標定，使用和更換方便。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：基于I²C的網絡化變送器，包括微控制器電路、人機交互模塊、變送器電源電路、傳感器電源電路、I²C通信電路、模擬輸入電路、4～20mA信號輸出電路、繼電器輸出電路、Modbus/RS485通信電路和接線端子排，其中外部模擬傳感器和具有I²C接口的智能傳感器通過接線端子排與網絡化變送器連接，同時接線端子排還連接24V電源線、繼電器輸出線、4～20mA信號線和Modbus/RS485通信線；所述傳感器電源電路用于在微控制器電路控制下輸出每個智能傳感器所需要的電壓，I²C通信電路通過I²C總線與外部智能傳感器組成分布式總線結構。通過該分布式總線結構可以實現多個物理量同時測量。

優選的，所述微控制器電路中的微控制器采用STM32L151R8T6單片機，變送器工作參數保存在單片機內部的EEPROM中，單片機外接Flash存儲器。Flash存儲器低地址的存儲空間用于存儲16點陣中文字庫以用于LCD中文顯示，高地址的存儲空間用于因Modbus通信故障或者變送器單獨使用時存儲傳感器采集的數據。從而提高數據采集的可靠性。

優選的，所述網絡化變送器除了接線端子排外，其他所有電路均密封在防爆金屬殼內，防爆金屬殼上設置若干個金屬孔，變送器內部的連接線通過金屬孔連接接線端子排，金屬孔被密封膠密封。

優選的，所述人機交互模塊包括手操器紅外接口電路和液晶顯示模塊，手操器紅外接口電路和液晶顯示模塊分別與微控制器電路連接。

進一步的，所述防爆金屬殼的頭部采用透明的有機玻璃。從而可以通過該有機玻璃窗口實現紅外手操和LCD顯示的人機界面。

優選的，所述手操器紅外接口電路包括UART和IrDA收發器，用于接收手操器的操作命令和數據輸入。

優選的，所述液晶顯示模塊包括帶LED背光的點陣黑白液晶屏。

優選的，所述變送器電源電路通過接線端子排與外部的24V電源相連，變送器電源電路包括DC/DC轉換器和LDO穩壓器，DC/DC轉換器用于將24V電源轉換為5V，LDO穩壓器用于將5V電源轉換為3.3V電源，變送器電源電路輸出的5V電源用于供液晶顯示模塊和繼電器輸出電路工作，3.3V電源用于供變送器其它電路工作。