[实用新型]带有HART通信模块的温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业自动控制领域，适用于工业温度信号采集和控制，且特别是有关于一种带有HART通信模块的温度传感器。

背景技术

传统的智能传感器或变送器主要是输出1～5V或4～20mA的模拟信号来描述电压、温度、压力和距离等工业现场所需要的模拟信号的变化，这些信号的精度较低且传输过程中易受干扰。

随着电子技术和计算机技术的飞速发展以及现场总线技术的广泛应用，新型的全数字智能传感器在性能上不断向高精确度、高可靠性、高环境适应性的方向发展。然而，由于模拟现场设备大量使用，而且受原投资保值的限制，从模拟传感器到全数字智能传感器的更新还需要很长一段时间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带有HART通信模块的温度传感器，通过4～20mA电流信号传递温度采样值，进一步通过HART通信传递高精度采样数值，提高了工业现场模拟信号的精度和传输的可靠性。

本实用新型提出一种带有HART通信模块的温度传感器，包括信号采集模块、处理器模块以及与处理器模块相连接的HART通信模块。其中，信号采集模块的输出端连接至处理器模块的输入端。HART通信模块包括D/A转换器和HART调制解调器。

进一步的，上述信号采集模块包括依次连接的温度传感元件、切换单元、信号调理单元以及A/D转换单元。

进一步的，上述信号采集模块还包括冷端补偿单元，其一端连接于温度传感元件，另一端连接于所述处理器模块。

进一步的，上述温度传感元件为热电阻或热电偶。

进一步的，上述A/D转换单元为MX7705。

进一步的，上述HART调制解调器的芯片为DS8500。

本实用新型的有益效果为，本实用新型提出的带有HART通信模块的温度传感器支持HART通信协议。通过4～20mA电流信号传递温度采样值，进一步通过HART通信传递高精度采样数值。支持多种温度传感元件的信号采集，并可以通过人机接口或HART上位机远程选择温度传感元件的类型以及进行量程、基准等参数的设置。

附图说明

图1所示为根据本实用新型的带有HART通信模块的温度传感器的功能方块示意图。

图2所示为图1中的HART通信模块的电路原理图。

图3所示为图1中的HART通信模块的工作流程图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

图1所示为根据本实用新型的带有HART通信模块的温度传感器的功能方块示意图。如图所示，本实施例所提供的带有HART通信模块的温度传感器包括信号采集模块10、处理器模块11、HART通信模块12以及人机接口模块13。

如图1所示，信号采集模块10包括温度传感元件100、切换单元101、信号调理单元102、A/D转换单元103以及冷端补偿单元104。其中，冷端补偿单元104的一端连接于温度传感元件100，另一端连接于处理器模块11。

在本实施例中，温度传感元件100支持热电偶或热电阻不同信号的输入。进一步的，对应不用类型的温度传感元件100具有相对应的信号调理单元102。切换单元101用以实现不同通道之间的切换，例如，对于热电阻和热电偶的感温原理不同，通过模拟开关选择不同的变送通道以进行不同的信号放大和调理。

温度采样值最后经过A/D转换单元103转换后得到高精度的数字信号。在本实施例中，A/D转换单元103为MX7705，它是低功耗、双通道、串行输出模数转换器，包含一个具有数字滤波器的∑-Δ调制器，可达到16位分辨率。MX7705具有片内输入缓冲器和可编程增益放大器(PGA)。针对不同类型的热电偶或热电阻可以选择不同的放大倍数，在其量程范围之内调整信号幅值，提高测量精度。自校准和系统校准功能使得MX7705可以修正增益和失调误差。片内的数字滤波器提供可编程的截止频率和数据输出速率，处理∑-Δ调制器的输出。

处理器模块11的输入端连接信号采集模块10的输出端，即信号采集模块10输出信号给处理器模块11。在本实施例中，处理器模块11采用了高性能、低功耗的8位AVR微处理器ATmega16L，它具有16K字节的系统内可编程Flash，1K字节的片内SRAM，512字节的EEPROM。

图2所示为图1中的HART通信模块的电路原理图，请一并参考图1。HART通信模块12包括D/A转换器120和HART调制解调器121。