[发明专利]一种用于压力变送器的信号采样保护方法及保护电路

摘要

本发明属于柴油机监控技术领域，公开一种用于压力变送器的信号采样保护电路，该方法采用的电路是具有对压力变送器信号进行转换、放大和采样及对单路传感器的过流保护功能的压力变送器的信号采样电路Part_B；所述的压力变送器的信号采样电路Part_B由场效应管Q4通过分压电阻与运放器U2相连组成。本发明与压力变送器的供电电源保护电路结合的测量电路，适用于柴油机冷却水、滑油、进机空气等介质的压力信号的测量，实现了对压力变送器供电电源保护和信号采样保护，降低了因为接线错误、变送器损坏而引起的测量电路损坏的风险，提高了柴油机监控系统的安全性、可靠性。

主权项

1.一种用于压力变送器的信号采样保护方法，其特征是：信号采样保护方法中的信号采样保护电路具有对压力变送器信号进行转换、放大和采样及对单路传感器的过流保护功能的压力变送器的信号采样电路Part_B；所述的压力变送器的信号采样电路Part_B一端通过接线端P‑与系统外部压力变送器信号输出端连接，另一端连接处理器MCU；所述的压力变送器的信号采样电路Part_B由场效应管Q4通过取样电阻与运放器U2相连组成；信号采样保护方法的具体步骤如下：1）、将压力变送器的信号采样保护电路与压力变送器相连，将采集的电信号传输至处理器MCU输入端；2）、压力变送器的信号采样电路采用的是传感器通道采集电路Part_B，其具有对压力变送器信号进行转换、放大和采样，同时具有对单路传感器的过流保护功能；每个传感器通道采集电路Part_B输出采样信号Output‑MCU‑AD分别送入MCU进行AD采样；同时，处理器MCU输出1路供电控制信号MCU‑PW‑CRT和12路通道控制信号MCU‑CH‑CRT，前者能够实现对测量电路的供电控制，后者能够实现对每个通道采集电路的单独控制；每个传感器通道采集电路Part_B将压力变送器输入的4‑20mA信号转换为电压信号并放大后送入处理器MCU，处理器MCU根据电压值计算出电流值，并根据电流与压力的转换公式计算出实际的压力值；处理器MCU对输入电压UF进行12位AD转换，有    （18）运放U2对UD起到放大2倍的作用，故    （19）根据传感器压力与电流的关系，以0‑1MPa量程为例，待测压力值P为    (20)根据ID与D点电压UD有如下关系：    （21）将公式（18）、（19）、（21）代入（20）可得    (22)MCU按照公式（22）即可计算出待测压力值，单位MPa；压力变送器信号的量程为4‑20mA，对应输入电压UF的范围为0.96‑4.8V，当MCU检测到输入电压UF超过此量程上限时，认为需要对该通道传感器进行过流保护，故强制置MCU‑CH‑CRT为逻辑0；场效应管Q4为N沟道MOS管，其栅源极阀值电压VGS（th）＝3V，当MCU‑CH‑CRT为逻辑0时，场效应管Q4的栅源极电压VGS≈0V＜VGS（th），则Q4关断，传感器被断开，达到了对该通道传感器过流保护的目的。