专利名称：一种智能压力变送器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种智能压カ变送器，属于仪器仪表测量技术领域。
背景技术：
压カ变送器要求输出エ业标准的(T5V电压信号或Γ20πιΑ电流信号，要求和被测压カ呈线性关系。电压输出型变送器抗干扰能力较差，线路损耗的破坏，谈不上精度有多高，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备，输出(T5V电压信号不能远传，远传后线路压降大，精度大打折扣。因此本发明ー种智能压カ变送器设计成Γ20πιΑ电流输出型。精度是压阻式压カ传感器的最主要的指标。传统的扩散硅压阻式压カ传感器其输出值不只决定于输入的压力，还受到环境温度变化的影响，因此存在零点漂移及温度漂移的问题。传统的温度补偿方法采用插值法、查表法，编程较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够克服传统压力变送器存在零点漂移的缺点，井能进行很好的零点补偿特性以及良好的抑制时漂特性的ー种智能压カ变送器。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案本发明设计了ー种智能压カ变送器，其中包括压カ传感器、信号放大器、A/D转换模块、微控制器、数字温度传感器、D/A转换模块、V/I变换模块、显示模块、RS485通讯接ロ及电源管理模块；
所述电源管理模块的输出端与微控制器连接，并经由微控制器向整个智能压カ变送器供电；
所述压カ传感器的输出端连接信号放大器的输入端，并将采集到的压カ数据转化为电压信号输入信号放大器；
所述信号放大器的输出端连接A/D转换模块的输入端，对上述接收到的电压信号进行放大和调理，并将放大和调整后的电压信号传输至A/D转换模块；
所述A/D转换模块的输出端连接微控制器的输入端，对前述接收到的放大和调整后的电压信号进行模数转换，并传输至微控制器；
所述数字温度传感器的输出端连接微控制器的输入端，并将采集到的温度信号传输到微控制器；
所述微控制器分别连接D/A转换模块、RS485通讯接口和显示模块的输入端，所述微控制器对接收到的温度信号与电压信号进行计算，从而得出温度补偿后的压カ值，井分别传输至D/A转换模块、RS485通讯接口和显示模块，经由RS485通讯接ロ送至外接测试仪表，同时由显示模块进行显示；
所述D/A转换模块的输出端与V/I变换模块的输入端连接，将上述温度补偿后的压カ值转换为模拟电压信号，并传输至V/I变换模块；
所述V/I变换模块接收上述模拟电压信号，并将前述模拟电压信号变换为Γ20πιΑ电流输出信号。作为本发明的ー种优化结构所述信号放大器采用芯片INA121。作为本发明的ー种优化结构所述A/D转换模块采用模数转换芯片ADC0804。作为本发明的ー种优化结构所述数字温度传感器采用DS18B20。作为本发明的ー种优化结构所述微控制器采用ATMEGA128。
作为本发明的ー种优化结构所述D/A转换模块，采用TLC5615串行DA芯片。作为本发明的ー种优化结构所述RS485通讯接ロ，选择MAX485专用芯片。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果
1.本发明所设计的ー种智能压カ变送器，克服了传统压力变送器存在零点漂移的缺点，井能进行很好的零点补偿特性以及良好的抑制时漂特性；
2.本发明所设计的ー种智能压カ变送器输出标准的Γ20πιΑ电流信号，具有精度高、线性度好、有良好的可靠性、稳定性及较宽温度工作范围和较小的温漂，具有较好的应用前
旦
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图I为本发明所设计的ー种智能压カ变送器的结构框 图2为本发明所设计的ー种智能压カ变送器和外接测试仪表的实物接线 图3为BP神经网络模型的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进ー步的详细说明
如图I所示，本发明设计了ー种智能压カ变送器，其中包括压カ传感器、信号放大器、A/D转换模块、微控制器、数字温度传感器、D/A转换模块、V/I变换模块、显示模块、RS485通讯接ロ及电源管理模块；
优选的，所述压カ传感器采用扩散硅压阻式压カ传感器，如麦克公司的MPM280压カ传感器，该传感器能够在_40°C 80°C温度范围内使用；
优选的，所述信号放大器采用芯片INA121，INA121是ー种低功耗、高精度的差压放大
器；
优选的，A/D转换模块采用模数转换芯片ADC0804 ；
优选的，所述数字温度传感器采用DS18B20，该芯片是单总线数字温度传感器，用它作测温器件，具有设计简便，易实现多点精确测温的优点，并且可以有效减少设计微控制器外围电路的复杂程度；
优选的，所述微控制器采用ATMEGA128，该芯片是ATMEL公司的8位单片机中最高配置的一款单片机，应用极其广泛；
优选的，所述D/A转换模块，采用TLC5615串行DA芯片，它是低功耗10位CMOS电压输出DAC ；
优选的，所述V/I变换模块，采用负载共地ニ线制V/I变换方式，电路由TI公司的高速低功耗精密运算放大器TLE2012及电阻组成；
优选的，所述显示模块采用IXD1602液晶显示屏；优选的，所述RS485通讯接ロ，选择MAX485专用芯片，MAX485为单电源5V供电，半双エ通讯方式，其功能是实现微控制器的TTL电平和RS-485电平的转换。在具体实施方式
中，本发明的工作原理为压カ传感器采集压カ数据，并将压カ数据转化为电压信号输入放大器；信号放大器完成对电压信号的放大和调理，并传输至A/D转换模块；A/D转换模块对上述放大和调理后的电压信号进行模数转换，转换完成后将产生外部中断，微控制器在外部中断服务程序中读取转换结果；微控制器按照数字温度传感器DS18B20的工作时序和通信协议采集温度信号，微控制器将采集到的温度值与压カ值输入设计好的BP神经网络模型，经过模型计算输出温度补偿后的压カ值，并由IXD1602显示测量值；D/A转换模块将上述温度补偿后的压カ值重新转换为模拟电压信号，经V/I变换转换为4 20mA电流输出信号；RS485通讯接ロ选择专用芯片MAX485，MAX485为单电源5V供电，半双エ通讯方式，其功能是实现微控制器的TT L电平和RS-485电平的转换；所述RS485通讯接ロ为其它智能仪表提供联网通信接ロ。电源管理模块由专用电源芯片构成，为微控制器及其它电路提供5V和3V的电压供电。如图2所示，为压カ变送器和外接测试仪表的实物接线图，Γ20πιΑ的电流信号经过采样电阻R完成电流到电压转换，供单片机使用。如图3所示，为神经网络模型，在具体的实施例中，微控制器对压カ的温度补偿采取BP神经网络算法BP网络是一种单向传输的多层前馈网络，利用梯度最速下降法，权值沿误差函数的负梯度方向改变，使误差逐步减小，并逼近非线性函数，输入层包含了采样数据DS18B20测量的环境温度、压カ传感器输出的压カ值。中间层神经元的传递函数采用S型正切函数，其表达式为 =可得到中间层的函数表达式然后将中间层与
输出层的的权值矩阵设为A修正值矩阵为ら，输出层神经元的传递函数采用S型对数函
数，其表达式为= ^。可得到输出层的函数表达式ゝIogi^
权利要求
1.ー种智能压カ变送器,其特征在于包括压カ传感器、信号放大器、A/D转换模块、微控制器、数字温度传感器、D/A转换模块、V/I变换模块、显示模块、RS485通讯接ロ及电源管理模块； 所述电源管理模块的输出端与微控制器连接，并经由微控制器向整个智能压カ变送器供电； 所述压カ传感器的输出端连接信号放大器的输入端，并将采集到的压カ数据转化为电压信号输入信号放大器； 所述信号放大器的输出端连接A/D转换模块的输入端，对上述接收到的电压信号进行放大和调理，并将放大和调整后的电压信号传输至A/D转换模块； 所述A/D转换模块的输出端连接微控制器的输入端，对前述接收到的放大和调整后的电压信号进行模数转换，并传输至微控制器； 所述数字温度传感器的输出端连接微控制器的输入端，并将采集到的温度信号传输到微控制器； 所述微控制器分别连接D/A转换模块、RS485通讯接口和显示模块的输入端，所述微控制器对接收到的温度信号与电压信号进行处理，从而得出温度补偿后的压カ值，井分别传输至D/A转换模块、RS485通讯接口和显示模块，经由RS485通讯接ロ送至外接测试仪表，同时由显示模块进行显示； 所述D/A转换模块的输出端与V/I变换模块的输入端连接，将上述温度补偿后的压カ值转换为模拟电压信号，并传输至V/I变换模块； 所述V/I变换模块接收上述模拟电压信号，并将前述模拟电压信号变换为Γ20πιΑ电流输出信号。
2.根据权利要求I所述的ー种智能压カ变送器，其特征在于所述信号放大器采用芯片 INA121。
3.根据权利要求I所述的ー种智能压カ变送器，其特征在于所述A/D转换模块采用模数转换芯片ADC0804。
4.根据权利要求I所述的ー种智能压カ变送器，其特征在于所述数字温度传感器采用 DS18B20。
5.根据权利要求I所述的ー种智能压カ变送器，其特征在干所述微控制器采用ATMEGAI28。
6.根据权利要求I所述的ー种智能压カ变送器，其特征在于所述D/A转换模块，采用TLC5615串行DA芯片。
7.根据权利要求I所述的ー种智能压カ变送器，其特征在于所述RS485通讯接ロ，选择MAX485专用芯片。
全文摘要
本发明公开了一种智能压力变送器，设有数字温度传感器和压力传感器，能够实时采集温度信号和压力数据，所述压力数据经由A/D转换模块转换后与温度信号一同传输至微控制器进行处理，从而实现对压力传感器进行温度补偿、零点漂移补偿及非线性校正。本发明所设计的一种智能压力变送器能够克服传统压力变送器存在零点漂移的缺点，具有很好的零点补偿特性以及良好的抑制时漂特性。
文档编号G01L9/02GK102645293SQ20121012293
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者徐华军 申请人:无锡商业职业技术学院