一種電容式微差壓智能變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是應(yīng)用在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的微小壓力測(cè)量，具體地涉及一種電容式微差壓智能變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力測(cè)量是工業(yè)中最基本的測(cè)量之一。隨著工業(yè)水平的發(fā)展，新的制造技術(shù)，材料技術(shù)，微電子技術(shù)，信息技術(shù)的壓力傳感器技術(shù)突飛猛進(jìn)，壓力傳感器由最原始的彈簧管式、膜片式、隔膜式表發(fā)展到電阻應(yīng)變式、電容式、壓電式、擴(kuò)散硅壓阻式等。根據(jù)不同特性的傳感器，發(fā)展成了各種壓力變送器。同時(shí)按照不同被測(cè)壓力源，壓力變送器又可分為絕對(duì)壓力變送器，高靜壓變送器，低、中、高差壓變送器，微差壓變送器等。在化工、石油、冶金、電站等主要以電容式變送器為主。
[0003]隨著工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的場(chǎng)合需要測(cè)量液體、氣體和蒸汽、液位等的微小壓力參數(shù)。傳統(tǒng)的智能壓力變送器不能很好的滿足壓力測(cè)量上的要求，因此，需要設(shè)計(jì)高精度的微差壓變送器，來(lái)滿足微小壓力的測(cè)量。目前國(guó)內(nèi)的微差壓變送器相關(guān)設(shè)計(jì)主要采用擴(kuò)散硅壓力變送器。擴(kuò)散硅壓力變送器的原理是將被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的擴(kuò)散硅膜片上，通過(guò)電子線路檢測(cè)位移量，通過(guò)計(jì)算最終生成標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)壓力測(cè)量信號(hào)，通過(guò)壓力和膜片位移變化的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。工藝的原因使擴(kuò)散硅傳感器的超差性能差，同時(shí)由于硅膜片的特性，使得擴(kuò)散硅壓力變送器在低于0°c后，溫度穩(wěn)定性大幅度降低，同時(shí)不能承受動(dòng)態(tài)壓力并且膜片較易損傷。電容式變送器的傳感器是一個(gè)完全封閉的組件。
[0004]過(guò)程壓力、差壓通過(guò)隔離膜片和灌充液硅油傳到傳感膜片引起位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉(zhuǎn)換成(4?20)mA的兩線制輸出的電信號(hào)。因此電容變送器可做到極低壓力，抗過(guò)載能力強(qiáng)。它的輸出信號(hào)比擴(kuò)散硅壓力變送器穩(wěn)定，精度，線性度，漂移都比擴(kuò)散硅壓力變送器要高，相對(duì)于可控硅傳感器有更好的精度。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)電容式微差壓變送器類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，只是一些科研院所在進(jìn)行某些課題或項(xiàng)目時(shí)進(jìn)行過(guò)類(lèi)似的應(yīng)用，而國(guó)外產(chǎn)品的價(jià)格高，型號(hào)單一，無(wú)法滿足具體用戶的使用要求。
[0005]因此要實(shí)現(xiàn)以電容傳感器為基礎(chǔ)的智能型微差壓變送器，對(duì)工業(yè)的發(fā)展是十分重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電容式微差壓智能變送器，本發(fā)明采用低功耗硬件技術(shù)，以MSP430F5438為主控芯片，基于HART通信協(xié)議，采用軟件方法解決了傳感器的零點(diǎn)漂移、溫度漂移、傳感器在量程范圍內(nèi)的線性及非線性補(bǔ)償。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0008]本發(fā)明一種電容式微差壓智能變送器，其中包括檢測(cè)部分和轉(zhuǎn)換部分兩部分，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:壓力源所產(chǎn)生的壓力送給檢測(cè)部分，其中檢測(cè)部分為傳感器構(gòu)成，然后檢測(cè)部分將壓力信號(hào)、差壓信號(hào)通過(guò)電容膜盒轉(zhuǎn)換成電容變化量相關(guān)的參數(shù)；轉(zhuǎn)換部分由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器單元、D/A構(gòu)成，轉(zhuǎn)換部分通過(guò)設(shè)置的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器單元、D/A將電容變化量轉(zhuǎn)化為4- 2 O m A方便檢測(cè)的電流信號(hào)輸出；轉(zhuǎn)換部分外界設(shè)置有通信電路和人機(jī)交互界面。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)換部分內(nèi)部設(shè)置的電子電路有信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器單元、D/A三大電路，來(lái)完成對(duì)傳感器的溫度補(bǔ)償，調(diào)零，量程設(shè)置。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述的檢測(cè)部分將壓力轉(zhuǎn)化為差動(dòng)電容變化，并將電容信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)傳送到主控芯片。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的中央處理器單元是由主控芯片MSP430F5438單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0012]本發(fā)明的有益效果是。
[0013]本發(fā)明采用低功耗硬件技術(shù)，以MSP430F5438為主控芯片，基于HART通信協(xié)議，采用軟件方法解決了傳感器的零點(diǎn)漂移、溫度漂移、傳感器在量程范圍內(nèi)的線性及非線性補(bǔ)償，并且實(shí)現(xiàn)了一種以電容式壓力傳感器為基礎(chǔ)的微差壓智能變送器，將壓力測(cè)量范圍縮小到O?lkPa，測(cè)量誤差< ± 10 0.1?0.15%(F.S)，是可行有效的，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種電容式微差壓智能變送器原理框圖。
[0015]其中，I為壓力源、2為檢測(cè)部分、3為轉(zhuǎn)換部分、4為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、5為中央處理器單元、6為D/A、7為通信電路、8為人機(jī)交互界面、9為4- 2 OmA。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明一種電容式微差壓智能變送器原理框圖。圖中包括檢測(cè)部分2和轉(zhuǎn)換部分3兩部分，壓力源I所產(chǎn)生的壓力送給檢測(cè)部分2，其中檢測(cè)部分2為傳感器構(gòu)成，然后檢測(cè)部分2將壓力信號(hào)、差壓信號(hào)通過(guò)電容膜盒轉(zhuǎn)換成電容變化量相關(guān)的參數(shù)；轉(zhuǎn)換部分3由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路4、中央處理器單元5、D/A 6構(gòu)成，轉(zhuǎn)換部分3通過(guò)設(shè)置的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路4、中央處理器單元5、D/A 6將電容變化量轉(zhuǎn)化為4- 2 O m A 9方便檢測(cè)的電流信號(hào)輸出；轉(zhuǎn)換部分外界設(shè)置有通信電路7和人機(jī)交互界面8。
[0017]本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)換部分3內(nèi)部設(shè)置的電子電路有信號(hào)轉(zhuǎn)換電路4、中央處理器單元5、D/A 6三大電路，來(lái)完成對(duì)傳感器的溫度補(bǔ)償，調(diào)零，量程設(shè)置；所述的檢測(cè)部分2將壓力轉(zhuǎn)化為差動(dòng)電容變化，并將電容信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)傳送到主控芯片；所述的中央處理器單元5是由主控芯片MSP430F5438單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電容式微差壓智能變送器，其中包括檢測(cè)部分(2)和轉(zhuǎn)換部分(3)兩部分，其特征在于:壓力源(I)所產(chǎn)生的壓力送給檢測(cè)部分(2)，其中檢測(cè)部分(2)為傳感器構(gòu)成，然后檢測(cè)部分(2)將壓力信號(hào)、差壓信號(hào)通過(guò)電容膜盒轉(zhuǎn)換成電容變化量相關(guān)的參數(shù)；轉(zhuǎn)換部分(3)由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(4)、中央處理器單元(5)、D/A構(gòu)成(6)，轉(zhuǎn)換部分(3)通過(guò)設(shè)置的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(4)、中央處理器單元(5)、D/A (6)將電容變化量轉(zhuǎn)化為4- 2 OmA (9)方便檢測(cè)的電流信號(hào)輸出；轉(zhuǎn)換部分(3)外界設(shè)置有通信電路(7)和人機(jī)交互界面(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容式微差壓智能變送器，其特征在于:本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)換部分(3)內(nèi)部設(shè)置的電子電路有信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(4)、中央處理器單元(5)、D/A (6)三大電路，來(lái)完成對(duì)傳感器的溫度補(bǔ)償，調(diào)零，量程設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容式微差壓智能變送器，其特征在于:所述的檢測(cè)部分(2 )將壓力轉(zhuǎn)化為差動(dòng)電容變化，并將電容信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)傳送到主控芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電容式微差壓智能變送器，其特征在于:本發(fā)明所述的中央處理器單元(5)是由主控芯片MSP430F5438單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
【專利摘要】一種電容式微差壓智能變送器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種以電容式壓力傳感器為基礎(chǔ)的微差壓智能變送器，將壓力測(cè)量范圍縮小到0～1kPa，測(cè)量誤差≤±100.1～0.15％（F.S），是可行有效的，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明包括檢測(cè)部分和轉(zhuǎn)換部分兩部分，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：壓力源所產(chǎn)生的壓力送給檢測(cè)部分，其中檢測(cè)部分為傳感器構(gòu)成，然后檢測(cè)部分將壓力信號(hào)、差壓信號(hào)通過(guò)電容膜盒轉(zhuǎn)換成電容變化量相關(guān)的參數(shù)；轉(zhuǎn)換部分由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器單元、D/A構(gòu)成，轉(zhuǎn)換電路通過(guò)設(shè)置的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器單元、D/A將電容變化量轉(zhuǎn)化為4-２０ｍＡ方便檢測(cè)的電流信號(hào)輸出；轉(zhuǎn)換部分外界設(shè)置有通信電路和人機(jī)交互界面。
【IPC分類(lèi)】G01L1/14, G01L9/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105466609
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410435795
【發(fā)明人】田榮俠
【申請(qǐng)人】田榮俠
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年8月31日