[发明专利]一种自适应变送器电流平均值装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变送器信号处理技术，尤其是一种自适应变送器电流平均值装置及控制方法。

背景技术

在很多情况下，同一参数测量的结果需要使用多点测量值的平均值。当测量系统的传感器输入通道数量不够，特别是测量系统在设计之初是使用单个参数测量变送器进行参数测量与变送，需要增加参数测量变送器的数量，改成使用多点测量值的平均值方案时，测量系统将面临需要重新设计的情况。

发明内容

本发明的目的是为多点测量值的平均值计算提供一种解决方案，即能够自动判断计算多个变送器电流的平均值并输出的装置。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种自适应变送器电流平均值装置，由数字电位器电流平均值单元、单片机控制单元、电流平均值放大变送单元组成。

所述数字电位器电流平均值单元包括n条结构与参数相同的数字电位器分流支路1－n，n为大于等于2的整数；每条数字电位器分流支路设有1个电流输入端，每个电流输入端都可以接入1个变送器电流环路；所述数字电位器电流平均值单元还设有分流输出端。

所述数字电位器电流平均值单元还包括电阻R0；电阻R0的两端分别连接至分流输出端和公共地。

设i为大于等于1、小于等于n的整数，数字电位器分流支路i设有输入电流Ii输入端和取样电压Vi输出端。

所述数字电位器分流支路i由取样电阻Ri、数字电位器Ui以及基准电阻RPi组成；所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取样电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压Vi输出端；所述数字电位器Ui包括有1个可调电阻RWi；所述可调电阻RWi与基准电阻RPi的串联电路两端分别连接至取样电压Vi输出端和分流输出端；所述数字电位器Ui还包括有片选控制端CSi、时钟信号输入端SCK、数据信号输入端SI。

所述单片机控制单元包括单片机最小系统，还包括n个模拟信号输入端A1－An、n个电平控制输出端OUT1－OUTn和SPI串行接口；所述SPI串行接口包括时钟信号输出端CLK、数据信号输出端SIMO。

所述数字电位器分流支路1－n的取样电压V1－Vn输出端分别连接至单片机控制单元的模拟信号输入端A1－An；所述数字电位器分流支路1－n的片选控制端CS1－CSn分别连接至单片机控制单元的电平控制输出端OUT1－OUTn；所述数字电位器U1－Un的时钟信号输入端SCK并联后连接至单片机控制单元中SPI串行接口的时钟信号输出端CLK；所述数字电位器U1－Un的数据信号输入端SI并联后连接至单片机控制单元中SPI串行接口的数据信号输出端SIMO。

所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电流变送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至数字电位器电流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端。

所述电流平均值放大变送单元由电流变送器和三极管V01、电容C01组成；所述电流变送器为XTR115。

所述数字电位器U1－Un均选择MCP41100。

所述单片机控制单元的单片机选择MSP430G2553，最多有5个电流输入端。

另外＝一方面提供一种自适应变送器电流平均值装置的控制方法，包括：

所述数字电位器U1－Un均具有断开电阻电路的关断功能。

令取样电阻Ri的阻值为Xi，可调电阻RWi的阻值为XWi，基准电阻RPi的阻值为XPi；设取样电阻阻值为R，电流平均值放大变送单元的电流放大倍数为k，数字电位器U1－Un的抽头电阻值为RW0，输入电流I1－In在4－20mA范围之内的数字电位器分流支路数量为p，p为大于等于1、小于等于n的整数；所述数字电位器分流支路1－n的电阻参数满足

所述单片机控制单元的控制步骤是：

A、初始化，控制所有的数字电位器U1－Un断开电阻电路；

B、启动A/D转换，获取取样电压V1－Vn值；

C、取样电压V1－Vn值转换为输入电流I1－In值，转换方法是，当数字电位器Ui被断开电阻电路时，

Ii＝Vi/R；

当数字电位器Ui没有被断开电阻电路时，

Ii＝(Vi·k·p)/((k·p-1)·R)；

D、判别确定输入电流I1－In在4－20mA范围之内的数字电位器分流支路，记其数量为p；