Hart協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國(guó)R0SEM0UNT公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。HART裝置提供具有相對(duì)低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)間的通信，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的頻移鍵控FSK信號(hào)。HART數(shù)據(jù)信息4_20毫安電流環(huán)路上，頻率1200Hz表示數(shù)據(jù)1，2200取表示數(shù)據(jù)0，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)位時(shí)長(zhǎng)0.833毫秒。HART協(xié)議的智能儀表必須通過(guò)專業(yè)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)證才能應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。其中物理層信號(hào)質(zhì)量測(cè)試是最其中重要的測(cè)試內(nèi)容。物理層測(cè)試包括載波開始時(shí)間測(cè)試、載波停止時(shí)間測(cè)試、載波啟停電流瞬變測(cè)試、位傳輸時(shí)間測(cè)試、電流上升及下降時(shí)間測(cè)試、上升斜率測(cè)試等。以往，公司HART協(xié)議儀表的物理層測(cè)試都是人工測(cè)試，需要有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員通過(guò)示波器憑經(jīng)驗(yàn)鑒別上述相關(guān)參數(shù)合格與否，測(cè)試過(guò)程費(fèi)時(shí)而且示波器的精確度不高，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)在公司測(cè)試合格，而認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試卻不合格的現(xiàn)象，為順利通過(guò)認(rèn)證并且實(shí)現(xiàn)高精度物理層參數(shù)信息獲取，以及減少人工干預(yù)范圍，亟需一種自動(dòng)且精確的HART物理層參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型提供，一種HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括用于將HART總線電流信號(hào)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元和對(duì)所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行處理的處理單元，
[0004]所述轉(zhuǎn)換單元包括信號(hào)調(diào)制解調(diào)器、I/V轉(zhuǎn)換電路和AD轉(zhuǎn)換模塊，
[0005]所述I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)制解調(diào)器的輸出端與Ι/v轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。
[0006]進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)制解調(diào)器與I/V轉(zhuǎn)換電路之間還包括帶通濾波電路，所述帶通濾波電路的輸入端與調(diào)制解調(diào)器的輸出端連接，所述帶通濾波電路的輸出端與Ι/v轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。
[0007]進(jìn)一步，所述自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)還包括用于顯示上位機(jī)結(jié)果的顯示裝置，所述顯示裝置的輸入端與處理單元的輸出端連接。
[0008]進(jìn)一步，所述自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)還包括檢流電阻，所述檢流電阻一端與變送器連接，另一端與帶通濾波電路連接。
[0009]進(jìn)一步，所述處理單元為中央處理器。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型可以有效地解決HART協(xié)議儀表物理層測(cè)試時(shí)精度不高、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)果判別主觀的問(wèn)題，提高HART協(xié)議儀表物理層參數(shù)測(cè)試的的效率，并提高了檢測(cè)的精確性和客觀性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0012]圖I是本實(shí)用新型的原理示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型的載波開始測(cè)試波形示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型載波停止時(shí)間測(cè)試波形示意圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型幅值及1200Hz頻率測(cè)試波示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：圖I是本實(shí)用新型的原理示意圖。
[0017]如圖I所示，一種HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括用于將HART總線電流信號(hào)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元和對(duì)所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行處理的處理單元，
[0018]所述轉(zhuǎn)換單元包括信號(hào)調(diào)制解調(diào)器、I/V轉(zhuǎn)換電路和AD轉(zhuǎn)換模塊，
[0019]所述I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)制解調(diào)器的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。信號(hào)調(diào)制解調(diào)器與ΙΛ轉(zhuǎn)換電路之間還包括帶通濾波電路，所述帶通濾波電路的輸入端與調(diào)制解調(diào)器的輸出端連接，所述帶通濾波電路的輸出端與ΙΛ轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。還包括用于顯示上位機(jī)結(jié)果的顯示裝置，所述顯示裝置的輸入端與處理單元的輸出端連接。還包括檢流電阻，所述檢流電阻一端與變送器連接，另一端與帶通濾波電路連接。
[0020]在本實(shí)施例中，檢流電阻耦合到變送器4-20毫安電流環(huán)路信號(hào)，檢流電阻上的電壓通過(guò)帶通濾波電路進(jìn)入I/V轉(zhuǎn)換模塊，高速AD轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為電壓值，CPU采樣此電壓值，通過(guò)相應(yīng)的算法分別計(jì)算出物理層參數(shù)信息，包括總載波開始時(shí)間測(cè)試、載波停止時(shí)間測(cè)試、載波啟停電流瞬變測(cè)試、位傳輸時(shí)間測(cè)試、電流上升及下降時(shí)間測(cè)試、上升斜率測(cè)試等。CPU在計(jì)算完成后，將計(jì)算結(jié)果通過(guò)RS232接口傳輸給上位機(jī)界面進(jìn)行結(jié)果顯示和判別合格與否結(jié)論。
[0021]如圖2所示，HART協(xié)議物理層參數(shù)中的載波開始時(shí)間測(cè)試，要求RTS信號(hào)由高電平轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，HART信號(hào)風(fēng)峰峰值達(dá)到120mV所需要的時(shí)間，即圖2所示時(shí)間A的值，應(yīng)小于4. 2mS，為了測(cè)試載波開始時(shí)間，CPU在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)RTS信號(hào)的下降沿時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，并進(jìn)行AD數(shù)據(jù)讀取，IOmS后進(jìn)入中斷程序，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的SOmV電壓值的時(shí)刻即為載波開始時(shí)間。
[0022]在本實(shí)施例中，CPU分別檢測(cè)連續(xù)50個(gè)正向峰值和負(fù)向峰值電壓采樣值的平均值，然后將采樣值轉(zhuǎn)換為電壓值，最后將正向電壓平均峰值與負(fù)向電壓平均峰值的絕對(duì)值相加即為HART總線數(shù)據(jù)的峰峰值，判斷該值是否在O. 4V和O. 6V之間，如果在此區(qū)間內(nèi)屬于合格，否則不符合物理層檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0023]如圖3所示，HART協(xié)議物理層參數(shù)中的載波停止時(shí)間測(cè)試，要求RTS信號(hào)由低電平轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，HART信號(hào)峰峰值減小到80mV所需要的時(shí)間，即圖2所示時(shí)間A的值，應(yīng)小于2.5mS.
[0024]如圖4所示，HART信號(hào)采樣電阻上的波形峰峰值要求在400mV?600mV之間，頻率要求在1200Hz±l%，對(duì)于頻率的測(cè)量，以數(shù)據(jù)I時(shí)的1200Hz頻率為例，CPU以固定的時(shí)間間隔通過(guò)DMA模塊自動(dòng)(IuS)讀取AD轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)，當(dāng)連續(xù)讀取5000個(gè)AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)，CPU啟動(dòng)中斷控制程序處理所獲得的5000個(gè)數(shù)據(jù)，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)讀取的時(shí)間間隔是luS，5000個(gè)數(shù)據(jù)即為5mS，頻率1200Hz的周期為0.833mS，因此每次中斷必定能采樣到兩個(gè)完整的位波形。確定第一次過(guò)零點(diǎn)和第三次過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間間隔即可以精確計(jì)算出傳輸位時(shí)間。
[0025]按照上述相似的原理，依次檢測(cè)其他的測(cè)試參數(shù)項(xiàng)，當(dāng)所有參數(shù)都檢測(cè)完畢后，CPU通過(guò)232串口將結(jié)果傳輸給上位機(jī)界面顯示，判斷相應(yīng)參數(shù)數(shù)值并判別合格與否。
[0026]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括用于將HART總線電流信號(hào)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元和對(duì)所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行處理的處理單元， 所述轉(zhuǎn)換單元包括信號(hào)調(diào)制解調(diào)器、I/V轉(zhuǎn)換電路和AD轉(zhuǎn)換模塊， 所述I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)制解調(diào)器的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)制解調(diào)器與I/V轉(zhuǎn)換電路之間還包括帶通濾波電路，所述帶通濾波電路的輸入端與調(diào)制解調(diào)器的輸出端連接，所述帶通濾波電路的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)還包括用于顯示上位機(jī)結(jié)果的顯示裝置，所述顯示裝置的輸入端與處理單元的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)還包括檢流電阻，所述檢流電阻一端與變送器連接，另一端與帶通濾波電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述處理單元為中央處理器。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種HART協(xié)議變送器物理層參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括用于將HART總線電流信號(hào)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元和對(duì)所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行處理的處理單元，所述轉(zhuǎn)換單元包括信號(hào)調(diào)制解調(diào)器、I/V轉(zhuǎn)換電路和AD轉(zhuǎn)換模塊，所述I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端與AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)制解調(diào)器的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接；本實(shí)用新型可以有效地解決HART協(xié)議儀表物理層測(cè)試時(shí)精度不高、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)果判別主觀的問(wèn)題，提高HART協(xié)議儀表物理層參數(shù)測(cè)試的效率，并提高了檢測(cè)的精確性和客觀性。
【IPC分類】H04L12-26
【公開號(hào)】CN204442407
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420866088
【發(fā)明人】田英明, 張宇, 趙俊奎
【申請(qǐng)人】重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日