專利名稱：智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器調(diào)校裝置，尤其是一種用于帶數(shù)字轉(zhuǎn) 換和存儲單元的智能壓力/差壓傳感器的調(diào)校裝置。
背景技術(shù)：
壓力/差壓傳感器是將壓力/差壓信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件或裝 置，包括了壓力/差壓敏感部件及轉(zhuǎn)換單元。壓力/差壓變送器將傳感 器轉(zhuǎn)換出來的電信號，經(jīng)過信號的處理，將變成統(tǒng)一形式的電信號輸
出，如4 20mA、廣5V等。壓力/差壓傳感器、信號處理電路及配套外 殼組成了壓力/差壓變送器。壓力/差壓變送器產(chǎn)品被廣泛的應用在工 業(yè)過程控制系統(tǒng)中。
由傳感器、信號處理電路組成的壓力變送器，由于傳感器、電路 部分的參數(shù)不可能完全相同，組裝好的變送器整機的輸出信號不是標 準信號，因此需要對傳感器或變送器進行調(diào)校。調(diào)校過程是對傳感器 /變送器施加標準信號，通過調(diào)整電路參數(shù)，使輸出與標準相統(tǒng)一。 傳感器/變送器的調(diào)校是變送器生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，將決定整機的 性能。
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，信號處理電路由原來的模擬電路發(fā)展 到了今天以微處理器為核心的大規(guī)模集成電路，并實現(xiàn)了雙向通信功能，壓力變送器也從原來的模擬型升級到了智能型，符合各種現(xiàn)場總
線標準。目前廣泛使用的是HART總線協(xié)議，通過在壓力變送器標準 輸出4 20raA的模擬信號上，采用FSK頻移鍵控技術(shù)，將1200波特率 的Bell202數(shù)字信號疊加上去，實現(xiàn)數(shù)字信號的雙向通信。由于微處 理器的存在，變送器信號處理是通過單片機軟件技術(shù)得以實現(xiàn)。數(shù)字 技術(shù)和通信技術(shù)在智能儀表中的應用，方便了變送器整機的生產(chǎn)調(diào)校 過程。原來需要通過改變電路參數(shù)進行整機調(diào)校的過程，變成了改變 微處理器內(nèi)部參數(shù)的過程，參數(shù)的改變將利用通信實現(xiàn)。
隨著數(shù)字技術(shù)和壓力傳感器/變送器小型化的發(fā)展，現(xiàn)在已將部分 信號調(diào)理電路和參數(shù)存儲模塊放置到了壓力/差壓傳感器組件中，組 裝成為智能壓力/差壓傳感器部件，如圖1所示。其特征是
1. 傳感器輸出的電信號被信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可以直接 被包括有微處理器的通信和轉(zhuǎn)換輸出模塊讀??；
2. 因為增加了存儲模塊，與壓力傳感器特性相關(guān)的特性參數(shù)被直接 存放其中。當通信和轉(zhuǎn)換輸出模塊調(diào)換或升級的時候，傳感器參數(shù)仍 然存在，可以被直接讀取使用，避免了對傳感器參數(shù)的再次調(diào)整一即 傳感器標定工作；
3. 包括了一根與通信和轉(zhuǎn)換輸出模塊相連的總線，通過總線向傳感 器提供電源及實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。
但目前智能壓力傳感器/變送器的生產(chǎn)調(diào)校和檢驗裝置還比較簡 單，與傳統(tǒng)的調(diào)校裝置相比僅是增加了通信模塊，智能壓力傳感器仍需要與其他部件組合成智能變送器整機，才能進行生產(chǎn)調(diào)校，如圖2 所示，而且往往是單臺儀表生產(chǎn)調(diào)校，沒有充分發(fā)揮出智能特性。而 且當整機發(fā)生故障的時候，較難分清故障發(fā)生原因及位置，往往需要 重新進行組裝，給生產(chǎn)、維護和檢修帶來了不便。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是要提供一種用于智能壓力/差壓傳感器組件批量化 生產(chǎn)和檢驗的調(diào)校裝置，該裝置利用HART總線協(xié)議多點網(wǎng)絡數(shù)字通 信技術(shù)和多傳感器級連加壓的技術(shù)，配套專用的組態(tài)調(diào)試軟件，實現(xiàn) 對多臺智能壓力/差壓傳感器的在線實時調(diào)校，并且適用于智能壓力 變送器整機的生產(chǎn)和檢驗。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的 一種智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝 置，包括智能傳感器，數(shù)字連接件，電源裝置，傳感器級連及導壓部 件，符合HART協(xié)議多點網(wǎng)絡規(guī)范的通信部件，PC機及組態(tài)軟件。
傳感器級連及導壓部件上面并聯(lián)連接至少一個以上的智能壓力/ 差壓傳感器，導壓部件的內(nèi)部各正/負氣源輸出口連通，并與外部壓 力源相連；傳感器的壓力/差壓入口與傳感器級連及部件中的各壓力/ 差壓輸出口相連接；通信部件由至少一個以上的智能變送器通信和信 號處理模塊組成，每個模塊包括微處理器、HART調(diào)制解調(diào)模塊、電 源調(diào)整模塊級輸出驅(qū)動模塊，并通過數(shù)字連接件與一個智能壓力/差 壓傳感器連接，各模塊并聯(lián)后串聯(lián)在24V回路系統(tǒng)中；PC機通過HART 通信接口與通信部件連接。傳感器級連及導壓部件上面并聯(lián)固定連接一至十五個智能壓力/ 差壓傳感器；智能傳感器通過螺栓與傳感器級連及導壓部件相連接；
導壓部件的各正/負氣源輸出口通過密封墊圈與傳感器壓力法蘭組件
的壓力入口緊密連接；智能傳感器調(diào)校軟件安裝在PC機中，并通過
HART通信接口并聯(lián)在負載電阻或通信部件兩端，利用HART信號進行 數(shù)值傳輸。
本實用新型的智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置，具有以下優(yōu)
點
1. 實現(xiàn)對智能壓力/差壓傳感器的單獨而統(tǒng)一的生產(chǎn)調(diào)校，調(diào)校好的 傳感器可以靈活的與各種協(xié)議的通信和轉(zhuǎn)換輸出模塊組裝成智能變 送器，而無需對智能傳感器進行重復標定工作；
2. 實現(xiàn)對多個傳感器的同步操作，發(fā)揮智能傳感器數(shù)字化特點，將 極大優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率，方便故障的排查和維護。
3. 裝置連接方式靈活，同時適用于壓力變送器的生產(chǎn)和檢驗，應用 范圍廣。


圖1是智能壓力/差壓傳感器組件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是單臺壓力/差壓變送器調(diào)校示意圖； 圖3是本實用新型裝置的連接示意圖； 圖4是通信部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是傳感器級聯(lián)及導壓部件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是15臺智能傳感器的連接圖； 圖7是上位機軟件流程圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
圖1所示的智能壓力/差壓傳感器組件中，傳感器測量組件103 完成對壓力/差壓信號的測量和轉(zhuǎn)換，經(jīng)信號調(diào)理板102后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù) 字信號，并通過數(shù)字連接件101進行數(shù)據(jù)傳送。調(diào)理板102中包括了 參數(shù)存儲單元。傳感器測量組件103的測量部位(下部)裝有受壓密 封圈7,通過螺栓105與壓力法蘭組件104固接在一起。通過壓力法 蘭組件上的安裝孔106實現(xiàn)整個智能傳感器組件及變送器的安裝固 定，并通過引壓孔109將壓力信號導入，并作用在傳感器測量組件 103的壓力隔離膜片108上。
圖2所示是單臺壓力/差壓傳感器的調(diào)校示意圖，壓力校驗裝置 201產(chǎn)生的標準壓力信號，通過導氣管送給壓力/差壓變送器202，再 將變送器串聯(lián)至回路中，回路由電源裝置204提供'24V穩(wěn)壓電源，同 時串聯(lián)了 250歐姆的回路電阻203以保證HART通信。變送器202或 回路電阻203兩端并聯(lián)精密電壓表205和HART手持操作器206或其 他組態(tài)設(shè)備。氣回路和電回路構(gòu)成了整個變送器的調(diào)校系統(tǒng)。目前不 能對智能壓力/差壓傳感器部件單獨調(diào)校。圖3是本實用新型專利多點調(diào)校裝置的連接示意圖。將多個智能 傳感器311，利用螺栓312與傳感器級連及導壓部件309相連接，使 導壓部件309的各正/負氣源輸出口 310，通過密封墊圈與傳感器311 壓力法蘭組件104的壓力入口 109緊密連接。導壓部件309的內(nèi)部實 現(xiàn)各正/負氣源輸出口 310連通，并與外部壓力源313相連。各智能 傳感器的數(shù)字連接件307，與多點通信部件305的數(shù)字接口 306相連。 通信部件305內(nèi)部包括了多個智能變送器通信和信號處理模塊，各模 塊并聯(lián)，并將整個通信部件與24V電源301和負載電阻303組成模擬 回路。智能傳感器專用調(diào)校軟件安裝在PC機304中，通過HART通信 接口 303并聯(lián)在負載電阻303或通信部件305兩端，利用HART信號 進行數(shù)值傳輸。通信部件可利用螺絲308安裝在傳感器級連及導壓部 件309上，實現(xiàn)固定。
圖4是通信部件的結(jié)構(gòu)示意圖，通信部件中包括多個(1 15)通 信和信號處理模塊402，并且采用并聯(lián)方式連接在24V回路401中。 每個通信和信號處理模塊402是一個獨立的工作系統(tǒng)，包括電流輸出 模塊403、電源模塊404、微處理器405、 HART調(diào)制解調(diào)406及數(shù)字 接口 407。每個通信和信號處理模塊402利用電源模塊404從4~20mA 回路中取得一定的電能，提供給模塊內(nèi)部工作。微處理器405通過數(shù) 字接口 407與智能傳感器311雙向通信，采集壓力等信息。同時在微 處理器內(nèi)部被分配了唯一的HART多點網(wǎng)絡地址號，微處理器通過 HART調(diào)制解調(diào)模塊406接受來自于上位機的HART命令，根據(jù)命令內(nèi) 容利用數(shù)字接口實現(xiàn)對智能傳感器311的組態(tài)，并按照HART命令格式回送操作結(jié)果。HART多點網(wǎng)絡連接時每個通信和信號處理模塊402 的電流輸出403被固定為4mA，回路401中的總電流即為并聯(lián)模塊402 的電流之和。
本實用新型的實施例-
圖3所示的通信部件305中，每個通信和信號處理模塊402的構(gòu) 成是這樣的微處理器405選用Freescale公司的MC9S12E64， HART 調(diào)制解調(diào)器406選用Smar公司的HT20C12，電流輸出403和電源模 塊404選用ADI公司的AD421集成芯片，微處理器與智能傳感器之間 采用SPI同步數(shù)字傳輸方式。每個模塊402采用單獨的PCB板設(shè)計制 造，并安裝固定在通信部件305中。并聯(lián)所有模塊402和通信部件 305的接入端，并串聯(lián)入24V回路。傳感器級連及導壓部件309的結(jié) 構(gòu)如圖5所示，整個部件采用壓模澆注的方式制造。考慮到智能傳感 器需要進行溫度補償，而高低溫箱的空間有限，無法實現(xiàn)15臺儀表 同時并聯(lián)，因此傳感器級連及導壓部件309和通信部件305均設(shè)計為 5臺智能傳感器級聯(lián)，共采用3組，并全部級聯(lián)，成為15點的調(diào)校 網(wǎng)絡。整個網(wǎng)路的連接如圖6所示。上位機調(diào)試軟件完成數(shù)據(jù)的讀取、 數(shù)值的計算及參數(shù)下載，軟件流程如圖7所示。
權(quán)利要求1.一種智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置，包括智能傳感器(311)，數(shù)字連接件(307)，電源裝置，其特征在于，該裝置還包括傳感器級連及導壓部件(309)；符合HART協(xié)議多點網(wǎng)絡規(guī)范的通信部件(305)，PC機及組態(tài)軟件(304)；所述傳感器級連及導壓部件(309)并聯(lián)連接至少一個以上的智能壓力/差壓傳感器(311)，導壓部件(309)的內(nèi)部各正/負氣源輸出口連通，并與外部壓力源(313)相連；傳感器(311)的壓力/差壓入口與傳感器級連及導壓部件(309)中的各壓力/差壓輸出口相連接；通信部件(305)由至少一個以上的智能變送器通信和信號處理模塊組成，每個模塊包括微處理器、HART調(diào)制解調(diào)模塊、電源調(diào)整模塊及輸出驅(qū)動模塊，并通過數(shù)字連接件(307)與一個智能壓力/差壓傳感(311)連接，各模塊并聯(lián)后串聯(lián)在24V回路系統(tǒng)中；PC機(304)通過HART通信接口與通信部件(305)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置，其特 征在于，所述傳感器級連及導壓部件(309)上面并聯(lián)固定連接一至 十五個智能壓力/差壓傳感器(311)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置，其特 征在于，所述智能傳感器(311)通過螺栓(312)與傳感器級連及導 壓部件(309)相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝 置，其特征在于，所述導壓部件(309)的各正/負氣源輸出口通過密 封墊圈與傳感器(311)壓力法蘭組件(104)的壓力入口 (109)緊 密連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置，其特 征在于，所述智能傳感器(311)的調(diào)校軟件安裝在PC機(304)中， 并通過HART通信接口 (303)并聯(lián)在負載電阻(303)或通信部件(305) 兩端，利用HART信號進行數(shù)字傳輸。
專利摘要本實用新型公開了一種智能壓力/差壓傳感器多點調(diào)校裝置，傳感器級連及導壓部件上面并聯(lián)固定連接至少一個以上的智能壓力/差壓傳感器，導壓部件的內(nèi)部各正/負氣源輸出口連通，并與外部壓力源相連；傳感器的壓力/差壓入口與傳感器級連及部件中的各壓力/差壓輸出口相連接；通信部件由至少一個以上的智能變送器通信和信號處理模塊組成，并通過數(shù)字連接件與智能壓力/差壓傳感器連接，PC機通過HART通信接口與通信部件連接。，該裝置利用HART總線協(xié)議多點網(wǎng)絡數(shù)字通信技術(shù)和多傳感器級連加壓的技術(shù)，配套專用的組態(tài)調(diào)試軟件，實現(xiàn)對多臺智能壓力/差壓傳感器的在線實時調(diào)校，并且適用于智能壓力變送器整機的生產(chǎn)和檢驗。
文檔編號G01D18/00GK201000383SQ200720066168
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者琤 俞, 駿 王 申請人:上海工業(yè)自動化儀表研究所