[發(fā)明專利]一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111653947.9
• 申請(qǐng)日: 2021-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114441054A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉敏;谷起鵬;劉雅琦;陳奎鑫;趙勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海自動(dòng)化儀表有限公司
• 主分類號(hào): G01K7/00
• 分類號(hào): G01K7/00;G01K15/00
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 汪家瀚

本發(fā)明一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，涉及了以下技術(shù)方案：一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，采用1oo1D硬件結(jié)構(gòu)，即硬件設(shè)計(jì)上采用兩個(gè)完全獨(dú)立的功能通道結(jié)構(gòu)，硬件模塊包括作為主通道的基本功能模塊和診斷通道的診斷模塊，其中診斷模塊用于對(duì)變送器組成部分進(jìn)行診斷。診斷模塊的添加可在基本模塊出現(xiàn)失效或故障的情況下，給出報(bào)警信號(hào)，讓儀表回到安全模式。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器具有以下優(yōu)點(diǎn)：高安全性，低成本，低功耗，滿足并解決現(xiàn)有一體化溫度變送器在高安全性場(chǎng)合穩(wěn)定測(cè)量溫度的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)儀器儀表領(lǐng)域的溫度變送器，尤其涉及一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器。

背景技術(shù)

溫度變送器是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用測(cè)量?jī)x表，采用熱電偶/熱電阻作為傳感器，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)放大和調(diào)理后送入A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào),單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、功能設(shè)置、非線性校正、溫度補(bǔ)償、量程轉(zhuǎn)換等功能,經(jīng)過(guò)D/A輸出與溫度呈線性關(guān)系的4-20mA電流信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。

傳統(tǒng)一體化溫度變送器受成本，技術(shù)等因素影響，僅具有基本測(cè)量功能和簡(jiǎn)單超限報(bào)警功能，遠(yuǎn)不能滿足石化、電力等場(chǎng)合對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的高安全性需求。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，控制系統(tǒng)失效誘因通常為傳感器和執(zhí)行器故障。因此，提高儀表故障診斷水平、確保儀表輸出數(shù)據(jù)的可靠性及可信度很有必要。

依據(jù)GJB/Z 299C標(biāo)準(zhǔn)中元器件的失效占效概率及嚴(yán)酷度等級(jí)劃分，對(duì)溫度變送器的進(jìn)行失效及故障率分析，傳感通道的失效占儀表故障率的90％以上，所以溫度變送器的傳感通道信號(hào)的安全可靠關(guān)系到儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性，一款支持傳感通道診斷的溫度變送器對(duì)提高生產(chǎn)和維護(hù)的安全性，具有重大意義和市場(chǎng)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，滿足并解決現(xiàn)有一體化溫度變送器在高安全性場(chǎng)合穩(wěn)定測(cè)量溫度的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，采用1oo1D硬件結(jié)構(gòu)，即硬件設(shè)計(jì)上采用兩個(gè)完全獨(dú)立的功能通道結(jié)構(gòu)，硬件模塊包括作為主通道的基本功能模塊和診斷通道的診斷模塊，其中診斷模塊用于對(duì)變送器組成部分進(jìn)行診斷。診斷模塊的添加可在基本模塊出現(xiàn)失效或故障的情況下，給出報(bào)警信號(hào)，讓儀表回到安全模式。

上述的一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，其中，所述的基本功能模塊包括傳感器、傳感器激勵(lì)及調(diào)理電路模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊及DA輸出模塊；所述的基本功能模塊中的微處理器與傳感器、傳感器激勵(lì)及調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換模塊連接，用于測(cè)量?jī)x表的基本溫度及4-20mA電流輸出。

上述的一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，其中，所述的診斷模塊包括AD轉(zhuǎn)換模塊、電子開(kāi)關(guān)模塊、電壓比較模塊和電壓跟隨模塊等；所述的診斷模塊中的AD轉(zhuǎn)換模塊與所述微處理通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信接口連接，結(jié)合電壓保護(hù)模塊，采集傳感器的重要模擬信號(hào)，用于微處理器對(duì)傳感通道的信號(hào)進(jìn)行診斷。

上述的一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，其中，所述微處理器采用低功耗的MCU微處理器，所述傳感器、傳感器激勵(lì)及調(diào)理電路、兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換模塊、DA輸出模塊及顯示模塊通過(guò)不同的標(biāo)準(zhǔn)通信接口與所述MCU微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

上述的一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，其中，所述的基本功能模塊中AD轉(zhuǎn)換模塊采用24位高精度、低功耗的芯片，通過(guò)SPI接口與所述微處理進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，用于主通道傳感器電壓信號(hào)的采集。

上述的一種支持傳感通道診斷的一體化智能溫度變送器，其中，所述的診斷模塊中的AD轉(zhuǎn)換模塊采用16位高精度芯片，通過(guò)I2C接口與所述微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，用于采集傳感通道重要模擬信號(hào)。