[發(fā)明專利]基于4-20mA電流環(huán)路的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010187006.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN111294267B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃斌;李秉緯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 翕芯微電子技術(shù)（無錫）有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/42
• 分類號(hào): H04L12/42;H04L27/10;G08C19/00;G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

1.一種基于4-20mA電流環(huán)路的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括中心站、4-20mA電流環(huán)路、第二主機(jī)以及若干個(gè)第一主機(jī)，所述若干個(gè)第一主機(jī)和所述第二主機(jī)依次串聯(lián)，串聯(lián)電路的一端連接所述4-20mA電流環(huán)路的正相線纜的第一端，串聯(lián)電路的另一端連接所述4-20mA電流環(huán)路的負(fù)相線纜的第一端；所述4-20mA電流環(huán)路的正相線纜的第二端和負(fù)相線纜的第二端均連接所述中心站；

每個(gè)所述第一主機(jī)中分別包括第一處理控制器、第一調(diào)制解調(diào)器、第一電源管理芯片和傳感器組件，所述第二主機(jī)中包括第二處理控制器、第二調(diào)制解調(diào)器、第二電源管理芯片、電壓控制電流源和傳感器組件，所述中心站包括環(huán)路電源、第三處理控制器、第三調(diào)制解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述中心站通過所述環(huán)路電源為所述第一主機(jī)和第二主機(jī)提供電壓，所述第一主機(jī)通過所述第一電源管理芯片從所述4-20mA電流環(huán)路獲得工作電壓，所述第二主機(jī)通過所述第二電源管理芯片從所述4-20mA電流環(huán)路獲得工作電壓；

所述第一處理控制器獲取傳感器組件采集到信號(hào)所述第二主機(jī)通過所述第一主機(jī)以及所述第二主機(jī)中的傳感器組件獲取現(xiàn)場(chǎng)采集值，并通過所述電壓控制電流源產(chǎn)生與所述現(xiàn)場(chǎng)采集值對(duì)應(yīng)的環(huán)路直流電流，所述環(huán)路直流電流根據(jù)所述現(xiàn)場(chǎng)采集值在4-20mA范圍內(nèi)線性變化；所述中心站通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣所述環(huán)路直流電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

所述第二主機(jī)還通過所述電壓控制電流源將通信數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)疊加在所述環(huán)路直流電流上在所述4-20mA電流環(huán)路上進(jìn)行傳輸，和/或，通過所述第二調(diào)制解調(diào)器對(duì)所述4-20mA電流環(huán)路上傳輸?shù)寞B加在所述環(huán)路直流電流上的模擬信號(hào)解調(diào)得到其他設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)通信；各個(gè)所述第一主機(jī)以及所述中心站中的任意一個(gè)設(shè)備還通過內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器將通信數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)疊加在所述環(huán)路直流電流上在所述4-20mA電流環(huán)路上進(jìn)行傳輸，和/或，通過內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器對(duì)所述4-20mA電流環(huán)路上傳輸?shù)寞B加在所述環(huán)路直流電流上的模擬信號(hào)解調(diào)得到其他設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第一主機(jī)、第二主機(jī)和中心站采用的調(diào)制解調(diào)方式為FSK、數(shù)據(jù)率為1200bps、采用半雙工模式，調(diào)制形成的模擬信號(hào)的頻率為2kHz。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)主機(jī)的最大工作電流低于4mA。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述中心站的環(huán)路電源提供的環(huán)路的電壓在18V～40V范圍內(nèi)，每個(gè)所述第一主機(jī)產(chǎn)生的壓降為4.8V～9.6V，所述多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中串聯(lián)的第一主機(jī)的數(shù)量不超過3個(gè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用主從協(xié)議通信方式，其中一臺(tái)主機(jī)為主設(shè)備、其他為從設(shè)備，主設(shè)備發(fā)起或結(jié)束一個(gè)通信，從設(shè)備之間的通信由所述主設(shè)備進(jìn)行中轉(zhuǎn)，配置第二主機(jī)為主設(shè)備、其他各個(gè)第一主機(jī)為從設(shè)備。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)確定所述4-20mA電流環(huán)路上傳輸?shù)乃霏h(huán)路直流電流上未疊加模擬信號(hào)時(shí)，所述中心站通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣所述環(huán)路直流電流。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的多機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述第一主機(jī)還包括穩(wěn)壓管、第一電阻、第一電容和第二電容，所述第一主機(jī)的第一端連接所述第一電源管理芯片和所述穩(wěn)壓管的陰極，所述穩(wěn)壓管的陽極通過所述第一電阻連接所述第一主機(jī)的第二端；所述第一電源管理芯片還連接所述第一處理控制器、傳感器組件和第一調(diào)制解調(diào)器，所述第一電源管理芯片、第一處理控制器、傳感器組件和第一調(diào)制解調(diào)器的接地端均相連并連接所述穩(wěn)壓管的陽極；所述第一處理控制器分別連接所述傳感器組件和第一調(diào)制解調(diào)器，所述第一調(diào)制解調(diào)器分別通過所述第一電容和第二電容連接所述第一主機(jī)的第二端；所述第一主機(jī)通過第一端和第二端串聯(lián)在所述4-20mA電流環(huán)路中；其中，所述穩(wěn)壓管的壓降為3.6V、所述第一電阻的阻值為300Ω。