[实用新型]基于SPI协议的智能变送器

说明书

技术领域

本实用新型属于压力、温度、流量等的智能测量领域，尤其涉及一种智能变送器。

背景技术

传统的智能压力变送器大多采用“压力测量元件及温度测量元件、信号处理电路、A/D采集电路、微处理器补偿调整和信号输出电路”的结构，这种结构往往需要使用压力和温度两个传感器，不但增加了成本，而且由于压力测量元件直接接触测量介质，而温度测量元件采用分立的器件，且通常放在变送器线路板内，则会因器件发热及散热的因素，使的温度传感器的测量值与介质温度存在较大差异，不能正确反映实际温度，影响了后面微处理器的补偿；另外，传统的智能变送器一般采用工业24V供电系统，在一些偏僻、远距离场合，供电线路的铺设困难；此外，许多智能变送器采用HART，RS232等工业通讯协议与上位机通讯，这样在一些简单的应用场合存在协议复杂、硬件成本上升的缺点，这就需要提供一种低功耗电池供电，且能有效地解决介质温度测量误差的新型智能变送器。2003年9月3日公告的中国专利02257528.6公开了一种智能温湿度自补偿传感变送器，其包括高精度数字式温度传感器、耐高湿湿敏电容、电容/频率变换电路及测量周期生成电路、单片机、EEPROM存储器、RS485网络通讯接口电路及脉宽调制(PWM)以及电压转换驱动电路，此智能温湿度自补偿传感变送器其协议复杂，硬件成本较高，且非电池供电，需铺设供电线路，也无法实现温度和压力测量值的双输出，其使用复杂，成本高。

发明内容

本实用新型的目的是克服以上缺陷，提供一种基于SPI(串行外围设备接口)协议的智能变送器，此基于SPI协议的智能变送器使用先进的超低功耗设计，电池供电，无需铺设供电线路，采用一个传感器同时测量介质温度、压力信号，通过自动校零技术、软件线形技术和温度补偿技术，采用外部唤醒的通讯方式，使用SPI通讯协议实现一条指令同时输出温度、压力值两个信号，即简化了通讯协议，又进一步降低变送器功耗，且具有测量精度高，协议简单，硬件成本低，电池供电，无需铺设供电线路号，使用简便的优点。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于SPI协议的智能变送器，包括传感器及与其相连接的温度测量电阻，线路主板，其特征是：线路主板包括微处理器，AD信号转换器和SPI接口电路。

所述的基于SPI协议的智能变送器，传感器采用3.6V高能锂电池供电的扩散硅压力传感器。

所述的基于SPI协议的智能变送器，传感器外部或整个变送器外部设有亚弧焊接技术制成的壳体。

所述的基于SPI协议的智能变送器，线路主板采用专用集成电路和表面贴封技术制成。

所述的基于SPI协议的智能变送器，线路主板可设置滤波电路。

所述的基于SPI协议的智能变送器，线路主板可设置ESD保护电路。

所述的基于SPI协议的智能变送器，传感器或整个变送器外部的壳体采用不锈钢材料。

这样在使用时，传感器采用恒压供电方式，利用其桥压良好的温度特性，在温度变化时测温电阻电压大小与测量介质成线性关系，再经过微处理器的特定算法来补偿桥压变化所引起的压力输出误差，获得精确的温度值，同时采集压力引起的桥压变化，获得压力输出电压，经过温度补偿处理后，输出标准压力值，通过以上方案，实现了一个传感器同时输出压力和温度信号；微处理器对采集的温度压力信号进行线性补偿修正，再利用采集的温度信号对传感器的温漂自动补偿，可以有效提高传感器精度，所有修正的数据保存在微处理器的EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)中，永久的存储计算出来的修正系数，且不受断电的影响；将经过上述步骤采集的两路信号处理成标准的数据桢格式；通过主机唤醒的方式，采用SPI通讯方式，向主机发送数据，采用这种数据，保证了数据采集的实时性，降低了无信号时的空等待时间，从而进一步降低了功耗；传感器采用3.6V高能锂电池供电；利用微处理器灵活的时钟电路，使系统空闲状态处于超低功耗模式，工作状态下，提高处理器时钟频率，提高信号处理速度，减少处理时间；另外，滤波电路可排除通过电磁耦合到系统中的干扰信号，ESD(静电放电)保护电路可防止因静电感应破坏板电路，良好的保护电路为变送器在恶劣环境下稳定可靠工作提供了前提，其传感器、变送器壳体采用亚弧焊接技术，可有效地防水。