低功耗智能壓力變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低功耗智能壓力變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]變送器是工業(yè)過程控制中最重要的現(xiàn)場儀表，可用于壓力、差壓、溫度、液位、流量等多種參數(shù)的測量。它通過傳感器對過程變量進(jìn)行檢測，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后成為4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，或直接通過數(shù)字通訊方式與控制室交換信息。隨著工業(yè)過程控制系統(tǒng)自動化水平的不斷提高，工藝流程的大型化、復(fù)雜化及計算機(jī)控制的應(yīng)用，對變進(jìn)器的性能、功能、智能化程度、通訊規(guī)程、測量精度、量程比、長期穩(wěn)定性、各種影響量指標(biāo)等都提出了新的更高要求。變送器的優(yōu)劣，直接關(guān)系到整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。作為從4~20mA向全數(shù)字現(xiàn)場總線過渡時期的標(biāo)準(zhǔn)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道(HART，Highway AddressableRemote Transducer)協(xié)議最大的優(yōu)點是在兼容傳統(tǒng)電流環(huán)通信的同時還可以利用同一電纜進(jìn)行雙向數(shù)字通信，實現(xiàn)諸如修改量程、維護(hù)、診斷等功能，幫助改善生產(chǎn)質(zhì)量，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
[0003]圖1是傳統(tǒng)的兩線制壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述壓力變送器包括壓力傳感器
11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器12、微控制器13、數(shù)模轉(zhuǎn)換器14、HART通信模塊15以及供電電路16。其中，所述壓力傳感器11適于將待測壓力信號轉(zhuǎn)換為第一模擬信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12適于將所述第一模擬信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，所述微控制器13適于對所述第一數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲得第二數(shù)字信號，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器14適于將所述第二數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為第二模擬信號，即轉(zhuǎn)換為4~20mA電流，所述HART通信模塊15適于將所述第二模擬信號傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。所述供電電路16的輸出端與所述壓力傳感器11、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12、所述微控制器13、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器14以及所述HART通信模塊15的電源端連接，適于對電池電壓進(jìn)行降壓處理，以向所述壓力傳感器11、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12、所述微控制器13、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器14以及所述HART通信模塊15提供正電源電壓，所述壓力傳感器11、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12、所述微控制器13、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器14以及所述HART通信模塊15的接地端接地。通常，所述電池電壓的電壓值為24V，所述正電源電壓的電壓值為3V。
[0004]由于圖1所示的壓力變送器直接從電路中獲取工作電能，回路中電流為4~20mA，因而壓力變送器的工作電流必須小于4mA，否則將無法實現(xiàn)儀表的基本變送功能。隨著儀表智能功能和性能的不斷增加、完善，必定需要增加額外的器件和功能模塊如數(shù)字液晶顯示模塊等，這必將引起系統(tǒng)功耗的增加，導(dǎo)致原有的功耗裕量減少，最終引起系統(tǒng)非正常運(yùn)行。因此，如何降低壓力變送器的功耗仍是本領(lǐng)域一個亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的問題是提供一種低功耗智能壓力變送器，采用分層電源網(wǎng)絡(luò)模式供電減小壓力變送器的功耗。
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供一種低功耗智能壓力變送器，包括壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及HART通信模塊，還包括第一線性電源、第二線性電源以及電平轉(zhuǎn)換電路。所述第一線性電源的輸出端連接所述壓力傳感器的電源端、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電源端、所述電平轉(zhuǎn)換電路的第一電源端以及所述第二線性電源的輸入端，適于對電池電壓進(jìn)行降壓處理以獲得第一電源電壓；所述第二線性電源的輸出端連接所述電平轉(zhuǎn)換電路的第二電源端、所述微控制器的電源端、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電源端、所述HART通信模塊的電源端、所述壓力傳感器的接地端以及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接地端，適于對所述第一電源電壓進(jìn)行降壓處理以獲得第二電源電壓，所述電平轉(zhuǎn)換電路的接地端、所述微控制器的接地端、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的接地端以及所述HART通信模塊的接地端接地；所述電平轉(zhuǎn)換電路連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述微控制器之間，適于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述微控制器之間傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
[0007]可選的，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、PNP三極管以及反相器；所述第一電阻的一端連接所述第二電阻的一端并作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的第一電源端，所述第一電阻的另一端連接所述PNP三極管的基極和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端，所述第二電阻的另一端連接所述PNP三極管的發(fā)射極，所述PNP三極管的集電極連接所述第三電阻的一端和所述反相器的輸入端，所述第三電阻的另一端連接所述反相器的接地端并作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的接地端，所述反相器的電源端作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的第二電源端，所述反相器的輸出端連接所述微控制器的數(shù)據(jù)輸入端。
[0008]可選的，所述反相器為CMOS反相器。
[0009]可選的，所述第一電源電壓的電壓值為5V~7V。
[0010]可選的，所述第二電源電壓的電壓值為2.5V~3.5V。
[0011]可選的，所述電池電壓的電壓值為12V~45V。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0013]本實用新型提供的低功耗智能壓力變送器，采用串聯(lián)分層線性穩(wěn)壓電源供電，提供兩個電源節(jié)點:將上層第一電源電壓供給壓力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電源端，將上層第二電源電壓供給壓力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接地端，將下層第二電源電壓供給微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及HART通信模塊的電源端，通過接地將0V電壓供給微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及HART通信模塊的接地端。通過分層供電增加了壓力變送器儀表兩端的壓降，從而獲得更低的工作電流，減小整個壓力變送器的功耗，為新增智能功能的擴(kuò)展提供了保障。并且，本實用新型通過線性電源提供電源電壓，產(chǎn)生的電源電壓精度高、噪聲低。
【附圖說明】
[0014]圖1是傳統(tǒng)的兩線制壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例的低功耗智能壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例的電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0018]圖2是本實用新型實施例的低功耗智能壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述低功耗智能壓力變送器包括壓力傳感器21、模數(shù)轉(zhuǎn)換器22、微控制器23、數(shù)模