[发明专利]一种智能4～20mA两线制光电物位变送器

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能4～20mA两线制光电物位变送器。

背景技术

在油品储罐测量中钢带物位计应用十分广泛，而在钢带物位计中采用红外光电传感器检测液位的方式为最多。目前在现场自动化信息管控系统中，4～20mA信号的应用已得到普遍认同，具有4～20mA输出的钢带物位计也越来越多得到广泛应用。但在目前使用中的光电液位变送器因为处理电路的限制，变送器普遍采用三线制，其中两根为供电电源，一根为4～20mA信号输出，该电路工作条件要求较高且存在诸多缺点和不足：在有本安防爆要求的使用场所，因为变送器要求供电电压较高、工作电流大，选配安全栅非常困难；变送器三线制的工作方式还会导致现场工程线缆成本的增加；变送器在4～20mA三线制输出形式下没有载波的HART数字接口，与控制室无法实现双向数据传输，仪表维护困难；变送器液位检测的红外光电传感器关键部分采用普通门电路自身逻辑处理，数据出错率高；变送器红外光电传感器长时间的工作老化使传输特性变化，匹配偏差的增大造成工作稳定性降低；对传感液位的格雷码带制作工艺要求严、生产成本高以及现场运行维护工作强度大等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智能4～20mA两线制光电物位变送器，以克服现有技术中存在的缺陷。其具有低功耗、供电范围宽，对传感器数据有超强纠错能力，稳定可靠性高，减小现场人员的维护强度等优点。

本发明的技术方案为：一种智能4～20mA两线制光电物位变送器，其特征在于：包括处理器，以及与处理器相连的电源转换电路、光电传感器控制检测单元、DA转换器和HART通讯单元；其中，处理器控制采集光电传感器控制检测单元从而得到液位信号，该液位信号通过DA转换器转换为4～20mA标准信号，同时通过HART通讯单元在4～20mA载波符合Bell202国际标准协议，实现变送器与控制室之间的双向数字通讯。

包括与电源转换电路相连的极性转换电路或单二极管，以实现对变送器电源的不分极性的接入。

所述极性转换电路为二极管整流桥电路。

所述电源转换电路是DC-DC转换电路，用于转换为系统工作电源。

所述处理器采用低功耗的处理器，以降低系统功耗。

所述DA转换器采用直接转换为4～20mA的D/I型DA转换器，或者为D/V转换和V/I转换组合的复合型转换电路。

所述HART通讯单元采用符合Bell202标准的HART芯片，HART通讯单元解调由控制室发过来的Bell202载波电压信号为通讯指令，然后把变送器数据以电流形式调制载波到4~20mA电流环上，最终达到控制室系统与变送器设备之间的双向数据交换传输。

本发明的技术效果为：

1.变送器实现了4~20mA两线制信号传输，在同类产品中属于首创；

2.变送器的数据纠错处理能力强，可靠性有较大提高；

3.变送器供电范围宽，适应了在本安防爆场合仪表对更多的安全栅选择；

4.变送器在两线制基础上支持HART通讯接口，方便双向数据传输和仪表维护；

5.变送器对自身的健康状态有诊断功能，可以做到故障提前预知与处理；

6.变送器的性能的提高和适应能力的增强，降低了现场人员的维护工作量。

7.变送器采用了低功耗纠错能力强的光电传感器的处理电路，整机功耗低、电源供范围宽，数据纠错能力强，在大大提高光导物位计的性能的基础上实现了4～20mA两线制变送输出，方便DCS数据采集系统的集成。

附图说明

图1为本发明示意图。

附图标记如下：

1.极性转换电路、2.电源转换电路、3.处理器、4.光电传感器控制检测单元、5.DA转换器、6.HART通讯单元。

具体实施方式

本发明涉及物位测量仪表技术领域，具体的说涉及一种智能4~20mA两线制光电物位变送器电路。

参见图1，本发明涉及的一种智能4～20mA两线制光电物位变送器的具体为：

包括处理器3，以及与处理器3相连的电源转换电路2、光电传感器控制检测单元4、DA转换器5和HART通讯单元6；其中，处理器3控制采集光电传感器控制检测单元4从而得到液位信号，该液位信号通过DA转换器5转换为4～20mA标准信号，同时通过HART通讯单元6在4～20mA载波符合Bell202国际标准协议，实现变送器与控制室之间的双向数字通讯。