變送器及其監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種變送器，以及使用這種變送器的監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著物聯(lián)網技術的普及和產業(yè)化，傳感器使用量極大地增加。通常傳感器的模擬信號都需要通過變送器匹配傳送才能進行進一步處理，因此，對變送器的需求量和功能要求也就越來越多。
[0003]圖1是示意性說明現(xiàn)有技術中傳感器和變送器的典型拓撲的示意圖，其中所包含的各組件的連接關系如圖1中所示。如圖1中所示，虛線框所表示的現(xiàn)有技術中變送器Tl、T2、…Tn需要根據(jù)不同種類的傳感器S1、S2、…Sn分別提供相應的不同的不通用的放大器A1、A2、…An進行信號放大，分別通過相應的獨立的模擬/數(shù)字(A/D)轉換器C1、C2、…Cn進行模擬/數(shù)字轉換，分別通過單獨的數(shù)字化接口電路I1、12、…In進行數(shù)字信號處理。如果打算用單線傳輸輸出信號，則還需要通過諸如可編程邏輯控制器(PLC)之類的η轉I路接口電路M進行復用。
[0004]在現(xiàn)有技術中，由于傳感器種類繁多，指標各異，一般一種傳感器只能使用特定的變送器，即一個傳感器配一個變送器，變送器不能共享也不能通用，這會造成如下問題:
[0005]1、監(jiān)測系統(tǒng)構建成本高。在監(jiān)測系統(tǒng)中，變送器成本通常會遠超過傳感器。隨著傳感器數(shù)量的增加，這一成本成倍數(shù)增長。
[0006]2、變送器生產成本高。不同信號的傳感器甚至同種信號的單個傳感器的變送器必須專用。這樣，一方面增加了使用者的成本，也同時增加了生產者的成本。需要生產的變送器的種類太多，每種傳感器的數(shù)量就不可能做的很大。這樣，為了分攤成本，單個變送器的售價就難以降低，并難以進行大規(guī)模生產。
[0007]3、浪費電力且系統(tǒng)壽命短。變送器處理路數(shù)低，不能復用，而且，即使在不需要數(shù)據(jù)的時間，各變送器也必須處于工作狀態(tài)，這樣不僅浪費電力，還導致系統(tǒng)壽命短。通常一個監(jiān)測系統(tǒng)配有多個多種傳感器，在慢速采集數(shù)據(jù)的條件下，例如在采集間隔十幾分鐘、甚至一兩個小時或一天的常態(tài)系統(tǒng)中，這種電力浪費和系統(tǒng)壽命短的現(xiàn)象尤其嚴重。
【發(fā)明內容】
[0008]本申請是考慮到至少一部分上述問題而做出的。
[0009]本申請的一個目的是提供一種變送器，包括:多選一復用開關，配置為通過多個輸入端分別接收多個通道的多個傳感器信號，從所述多個傳感器信號中選擇一個傳感器信號，并通過一個輸出端輸出所選擇的傳感器信號；第一變增益放大器，配置為接收所選擇的傳感器信號，以第一增益范圍內的增益放大所選擇的傳感器信號，并輸出被放大的傳感器信號；控制參數(shù)輸入端，配置為接收來自所述變送器外部的輸入控制參數(shù)；以及運算和開關選擇器，配置為根據(jù)所述輸入控制參數(shù)進行運算，來控制所述多選一復用開關選擇所述一個傳感器信號，以及控制所述第一變增益放大器的所述增益。
[0010]本申請的另一個目的是提供一種監(jiān)測系統(tǒng)，包括:多個傳感器，配置為產生多個通道的多個傳感器信號；變送器，配置為包括:多選一復用開關，配置為通過多個輸入端分別接收多個通道的多個傳感器信號，從所述多個傳感器信號中選擇一個傳感器信號，并通過一個輸出端輸出所選擇的傳感器信號第一變增益放大器，配置為接收所選擇的傳感器信號，以第一增益范圍內的增益放大所選擇的傳感器信號，并輸出被放大的傳感器信號；控制參數(shù)輸入端，配置為接收來自所述變送器外部的輸入控制參數(shù)；以及運算和開關選擇器，配置為根據(jù)所述輸入控制參數(shù)進行運算，來控制所述多選一復用開關選擇所述一個傳感器信號，以及控制所述第一變增益放大器的所述增益；模擬/數(shù)字轉換器，配置為接收所述變送器輸出的被放大的傳感器信號，并將所述被放大的傳感器信號轉換為數(shù)字傳感器信號；接口電路，配置為接收所述數(shù)字傳感器信號，并將所述數(shù)字傳感器信號編碼和封裝成為數(shù)字輸出；以及中央控制單元，配置為向所述變送器發(fā)送所述輸入控制參數(shù)，接收所述數(shù)字輸出，并將所述數(shù)字輸出解封裝和解碼，以再現(xiàn)和顯示所述多個傳感器信號。
[0011]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)各種傳感器的信號特點設定各路接入信號種類、所需增益，并且能夠完成多路復用、以及休眠喚醒。
[0012]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)可以輸入多種類型的傳感器輸入信號，并可動態(tài)地任意選擇通道。每路信號可以有獨立的配置，即，是否使用初級放大器、如何確定初級放大倍數(shù)、二級放大倍數(shù)。
[0013]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)使用單片機或處理器等硬件和內嵌軟件控制傳感器信號的放大和調制。根據(jù)程序和配置文件來改變輸入信號的兩級放大倍數(shù)，并可實現(xiàn)動態(tài)改變。
[0014]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)使用內嵌軟件控制多路開關的切換，實現(xiàn)多個信號公用兩級放大器輪詢功能。
[0015]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)使用內嵌軟件實現(xiàn)休眠功能，在非采集期進行系統(tǒng)休眠并能在預定采集時間喚醒并進行采集。
[0016]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)采用數(shù)模混合電路，集成有運算和開關選擇器，可以高度集成為小尺寸單板甚至芯片而無特殊供電要求。
[0017]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)可對傳感器信號進行預放大，可對變送器各端口和規(guī)則進行配置和編程，可接受外部同步信號切換通道并且輸出當前通道號供外部處理，可在不需要高速連續(xù)采集的情況下取代大多數(shù)變送器，并且同時取代多個類型的傳感器變送器而只需更新內嵌軟件即可。
[0018]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)具有數(shù)字控制量輸出可進行擴展，支持更多擴展特性，例如，對于需要特定溫度補償?shù)哪承┨囟▊鞲衅?，可增加多路獨立的溫度補償模塊由運算和開關選擇器控制；再如，可接外部電路實現(xiàn)變送器級聯(lián)控制，極大增加可用性。另外，例如可用PLC連接運算和開關選擇器進行控制。
[0019]采用本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)，單個變送器可支持多達十幾路甚至上百路的傳感器信號，并可設計成級聯(lián)和可擴展，能夠極大地降低采購和使用成本。
[0020]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)可以在80%以上的非實時高速采集的場合應用，可以把單路變送器的成本從幾千元降低到幾百元，幾十元甚至更低，極大地降低成本，促進傳感器大規(guī)模應用。
[0021]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)可以把部署和現(xiàn)場安裝費用降低50%甚至更多。
[0022]采用本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)，生產模塊化標準化效率提高近一倍以上。
[0023]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)能夠降低能耗，以單路傳感器變送器的要求采集頻率I小時為例，總計N路；使用傳統(tǒng)電路，變送器需要時刻供電，假設單路A/D轉換器和接口電路總功耗為100個單位，使用本申請的智能變送器后，單個A/D和接口電路總功率可以下降到接近100/N，使用路數(shù)越多，節(jié)能越明顯。
[0024]本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)不需要硬件開關，壽命長，電路簡單，可靠性高，適合批量生產。
[0025]采用本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)，由于使用內嵌軟件控制，擁有極大的靈活性和擴展性，工作模式多種多樣，每一路都可以擁有獨立的配置和特性供運算和開關選擇器判斷和使用，從而成為真正的通用和高度集中的復用變送器。例如對于水質遠程監(jiān)測系統(tǒng)，通常情況需要多種傳感器和變送器，多路A/D和接口電路，如針對酸堿度PH值、溶解氧、溫度、壓力、渾濁度等等，通常有10路以上的傳感器和變送器，而使用本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)，進行軟件設定之后，可以使多個多種傳感器共用單路變送器、單路A/D轉換和接口電路。
[0026]采用本申請的智能變送器和使用這種智能變送器的監(jiān)測系統(tǒng)，針對變送器可進行編程，使用運算和開關選擇器通過軟件控制初級或次級放大器的放大倍數(shù)進行信號智能匹配轉換傳輸