[发明专利]智能万用传感表

说明书

技术领域

本发明属于智能制造领域，是颠覆传统技术的新概念智能仪表。

背景技术

传感器是指将非电信号转换成有规律的电信号的测量装置，其产生于工业自动化时代，输出的电信号是模拟量电压或电流。当前的主要规范是4—20MA或0—10V，也有部分产品是0-10MA、0—20MA或0—5V。

人类社会进入本世纪后，科学技术突飞猛进，日新月异。随着互联网的普及，科学技术正朝着物联网和信息化迈进。物联网还未全面实现，又提出了工业互联网，随之而来的还有大数据和人工智能等更远大更神奇的目标。当前，国际上所有的传感器都只能输出模拟量，而上述从信息化到人工智能一系列的高科技，都要求系统的输入信号必须是数字量。因此，尽管传感器产业商机巨大、应用广泛，但其与数字系统的融合成为困扰世界科技界和工业界久攻不克的国际难题。这一点，不仅工程技术人员深有体会，而且，包括中国在内的各大科技强国，都在对相关课题进行攻关。我国提出的课题是：“突破传统系统分层结构，针对工业需求，面向广域测控，实现底层物联网到互联 网无缝融合和集成。”

该课题既指电工测量，也包括各种非电量的测量转换。电工仪表智能化尚且困难重重，非电量检测的智能化更无从谈起。当前的传感仪表五花八门，各自为战，操作复杂，不通网络，所采用的技术路线，对智能化而言，是缘木求鱼，南辕北辙。各界深受其累，却破解无门。

当今公知的传感仪表中，广受欢迎的是一款称为变频式的仪表。其操作过程是：输入传感器的下限值(0或4MA),调电位器WL，使仪表显示全0；输入传感器电量上限值(10MA、20MA、5V或10V)，调电位器WH，使仪表显示被测非电量的最大值(例如800℃或1000KG)。显然，仪表的工作原理和技术路线是模拟技术，与数字化毫无关联。某钢厂欲将800℃左右的温度实测值用LED大屏幕显示，将开发任务交其供应商——某高资质科技开发公司。该公司面对4—20MA的温度传感器和变频仪表，束手无策。将此任务交由本企业，用自制的智能仪表圆满完成。此开发产品一度被多家钢厂采购。此案例也成为发明人设计智能万用传感表的动因和技术基础。

传感技术数字化，是全世界科技界、工业界亟待解决的重大难题，其落后状况严重阻碍了物联网、人工智能、大数据、信息化等多项高科技的发展进程。

发明内容

广域测控智能电工仪表的难题尚未解决，随着现代科技的迅猛发展，传感技术智能化的迫切要求又应运而生。而今，要发展“天地一体化信息网络、推进天基信息网、未来互联网、移动信息网的全面融合”，“形成具有全球竞争优势的大数据产业集群”，“研发智能机器人，高端成套装备”等现代高端科技，必须首先攻克久受其累的数据采集关。本发明的横空出世，将给上述重大工程以极大的促进。

本发明是以独家发明的能自主运行、智能换档、广域测控的智能仪表为核心，再赋予仪表以数据处理和运算功能，从而成为一只颠覆传统的智能万用传感表。

智能万用传感表由信号接口、采样电路、模拟开关、A/D转换器、单片机、显示器、通讯接口和按钮几部分组成。信号接口有电压端口V、电流端口MA和地线端口GND共三个。高阻抗输入电阻RI和R1组成分压电路并与V端口及模拟开关相连；低阻抗电阻R2与MA端口及模拟开关相连，电流信号从R2入地。得到的采样电压送模拟开关。与单片机相连的模拟开关，将采集到的电压或电流信号模拟量，在单片机控制下送入A/D转换器，转换成数字信号后送入单片机暂存。

传感器是将非电量转换成有规律的电量的器件，其转换后电量的最大值与被测非电模拟量最大值相对应。设被测非电模拟量最大值为A，传感器最大输出电量数据为B，静态数据为0。由于传感器的非电量数据与传感器输出的电量数据成比例关系，所以有K＝A/B,这里的K，我们命名为传感系数，其含义是：单位电量对应的非电量值。当输入仪表的电量值为任意值X时，非电量对应值Y＝KX，据此，便可方便地实时测出各种非电量数据。

本仪表的选档和设置通过面板上的四个按键来完成。面板上有选择键M，低位置数键L、高为置数键H和确认键Y及复位键R。点击M键，可依次选择0—5V、0—10V、0—10MA、0—20MA、4—20MA各档。选中某档时，点击L键输入非电量最大值A的低2位，点击H键输入非电量A的高2位。无误后，点击Y键确认，单片机响应，将设置的档位和A值、该档的K值及线路结构值存储，仪表便固定工作于设定模式。不改变设置，仪表工作状态不会改变。

测量过程中，数据实时显示，并经过自动切换上传给上位机，完成数据通讯，实现融合网络。