[实用新型]两线制流量计变送器、流量计及流量计系统

说明书

技术领域

本公开涉及流量计的两线制方案。更具体地，涉及交流供电的两线制流量计变送器以及包括该流量计变送器的流量计和流量计系统。

背景技术

在流量计变送器设计领域，以往的流量计变送器通常采用四线制设计。四线制流量计变送器的供电和信号传输各自需要两根电缆线，这会在使用流量计变送器时造成用户的电缆成本过高。为解决这一问题，提出了利用两根信号线来在向流量计变送器传送信号的同时，利用这两根信号线向流量计变送器供电的两线制流量计变送器。

然而，现有的两线制流量计变送器是以哈特（Hart）通信为基础实现的。受Hart通信协议本身的制约，在流量计变送器通信回路上的电流幅度被限制在4～20mA。此外，Hart通信采用的供电电源通常为12～42V的直流电源.这对流量计变送器的功耗造成很大限制。这种限制使得两线制流量计变送器局限于小功率运转，而且不能完全发挥传感器及流量计变送器的功能，造成了流量计变送器性能的浪费。例如，这种功耗的限制使得两线制流量计变送器只能应用在较小尺寸上，且对运行环境要求比较高。

实用新型内容

在下文中给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据现有技术的遵循Hart通信协议的两线制流量计变送器在能够消耗的功耗上受到很大限制，因而不能充分发挥流量计变送器本身的性能。为解决这一问题，本公开提供了一种交流供电的两线制流量计变送器、流量计以及流量计系统。该两线制流量计变送器不但可以节省用户的电缆成本，而且直接由交流电网供电并摆脱了Hart通信协议对功率消耗造成的制约而以较高的功率运转，因此使得能够实现功耗较高、测量范围更大的流量计及流量计系统，可扩展两线制流量计的应用环境。

根据本公开的一个方面，提供了一种两线制流量计变送器，其包括处理器；供电接收单元，接收从交流供电电缆提供的交流电力作为流量计变送器的工作电源；以及载波通信单元，根据从用于控制或监测流量计变送器的控制端传输来的通信信号，将要传送的来自流量计的传感器信号提供给控制端，其中载波通信单元经由交流供电电缆接收通信信号，并将传感器信号经由交流供电电缆提供给控制端。

在一种实施方式中，通信信号被加载到交流电力中，载波通信单元包括调制解调部，调制解调部用于对传感器信号进行调制，并从所述交流电力中解调出通信信号。

在一种实施方式中，载波通信单元包括放大部，放大部对调制后的传感器信号进行放大。

在一种实施方式中，载波通信单元还包括载波耦合部，载波耦合部将经调制的传感器信号加载到交流供电电缆上，以及从交流供电电缆接收来自控制端的经调制的通信信号。

在一种实施方式中，载波通信单元还包括功率控制部，用于对由放大部放大的信号的功率大小进行控制。

在一种实施方式中，载波通信单元还包括滤波器，用于对载波耦合部接收的信号进行滤波。

在一种实施方式中，交流电力为电压在100V到120V之间或在220V到240V之间而频率介于50Hz到60Hz之间的交流电中的任意一种。

在一种实施方式中，载波通信单元采用内置集成电路I²C协议、通用异步收发传输UART协议和串行外围设备接口SPI协议中的一种来传输传感器信号和通信信号。

根据本公开的另一方面，提供了一种流量计，包括传感器和如前所述的任一种流量计变送器。

根据本公开的又一方面，提供了一种流量计系统，包括控制端，所述控制端包括用于向流量计提供用于控制或监测所述流量计的通信信号并从所述流量计接收传感器信号的通信单元，以及如前所述的流量计。

在一种实施方式中，通信单元对通信信号进行调制，将经调制的通信信号加载到交流供电电缆上提供给流量计。

在一种实施方式中，通信单元通过交流供电电缆接收经调制的传感器信号，并对其进行解调以获取所述传感器信号。

根据本公开的两线制流量计变送器、流量计以及流量计系统由电网提供的交流电力供电，其供电电流不受Hart通信协议限定的4mA的限制，因而根据本公开的两线制流量计变送器不但能节省用户的电缆线成本，还能够有效提高流量计变送器消耗的功率，实现高功率运转的两线制流量计变送器，从而扩展流量计变送器的应用环境。

附图说明