[实用新型]基于I2C的网络化变送器

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化仪表研究领域，特别涉及一种基于I²C的网络化变送器。

背景技术

变送器是一种基础自动化设备，用于把不同传感器送来的物理量信号变换为标准信号制式的测量信号。目前变送器与传感器之间的信号连接主要为模拟信号，由于不同物理量的变换电路不同，因此变送器一般只能实现对一种物理量实现变送功能，针对不同物理量需要重新设计变送器。此外在更换传感器时，往往需要对变送器进行重新校正，由于该过程在应用现场进行，又需要标准样本(如3.5％的甲烷气体)，因此校正非常不方便，校正过程工作量非常大。为了使变送器有通用性，IEEE协会制定了智能传感器接口标准IEEE1451，但是该标准复杂，模块划分不合理，模块之间的接口连接线达10根且过于专用，没有考虑到微处理器技术和通信技术的快速发展，近20年来，一直未被工业界所接受。

在实际应用中，新型变送器最好能兼容已有的变送器类型，这样才能减少用户投资，有利于推广。现有变送器输出的标准信号一般为4～20mADC电流信号，为了方便与其它自动化仪表构成自动化网络，一些变送器也提供Modbus/RS485通信接口。

数字化和网络化是自动化仪表的发展方向，数字化和网络化不仅可以提高变送器的测量精度，而且可以提供远程诊断、标定和组态等模拟变送器没有的新功能。此外，为了使变送器能单独使用，需要有报警输出，并能在现场通过手操器进行参数和功能配置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于I²C(Inter-Integrated Circuit)的网络化变送器，该变送器兼容现有变送器的大多数功能，采用分布式总线结构，可以连接多个智能传感器，不需要进行现场标定，使用和更换方便。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：基于I²C的网络化变送器，包括微控制器电路、人机交互模块、变送器电源电路、传感器电源电路、I²C通信电路、模拟输入电路、4～20mA信号输出电路、继电器输出电路、Modbus/RS485通信电路和接线端子排，其中外部模拟传感器和具有I²C接口的智能传感器通过接线端子排与网络化变送器连接，同时接线端子排还连接24V电源线、继电器输出线、4～20mA信号线和Modbus/RS485通信线；所述传感器电源电路用于在微控制器电路控制下输出每个智能传感器所需要的电压，I²C通信电路通过I²C总线与外部智能传感器组成分布式总线结构。通过该分布式总线结构可以实现多个物理量同时测量。

优选的，所述微控制器电路中的微控制器采用STM32L151R8T6单片机，变送器工作参数保存在单片机内部的EEPROM中，单片机外接Flash存储器。Flash存储器低地址的存储空间用于存储16点阵中文字库以用于LCD中文显示，高地址的存储空间用于因Modbus通信故障或者变送器单独使用时存储传感器采集的数据。从而提高数据采集的可靠性。

优选的，所述网络化变送器除了接线端子排外，其他所有电路均密封在防爆金属壳内，防爆金属壳上设置若干个金属孔，变送器内部的连接线通过金属孔连接接线端子排，金属孔被密封胶密封。

优选的，所述人机交互模块包括手操器红外接口电路和液晶显示模块，手操器红外接口电路和液晶显示模块分别与微控制器电路连接。

进一步的，所述防爆金属壳的头部采用透明的有机玻璃。从而可以通过该有机玻璃窗口实现红外手操和LCD显示的人机界面。

优选的，所述手操器红外接口电路包括UART和IrDA收发器，用于接收手操器的操作命令和数据输入。

优选的，所述液晶显示模块包括带LED背光的点阵黑白液晶屏。

优选的，所述变送器电源电路通过接线端子排与外部的24V电源相连，变送器电源电路包括DC/DC转换器和LDO稳压器，DC/DC转换器用于将24V电源转换为5V，LDO稳压器用于将5V电源转换为3.3V电源，变送器电源电路输出的5V电源用于供液晶显示模块和继电器输出电路工作，3.3V电源用于供变送器其它电路工作。