一种自适应变送器电流平均值装置及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变送器信号处理技术，尤其是一种自适应变送器电流平均值装置 及控制方法。
【背景技术】
[0002] 在很多情况下，同一参数测量的结果需要使用多点测量值的平均值。当测量系统 的传感器输入通道数量不够，特别是测量系统在设计之初是使用单个参数测量变送器进行 参数测量与变送，需要增加参数测量变送器的数量，改成使用多点测量值的平均值方案时， 测量系统将面临需要重新设计的情况。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为多点测量值的平均值计算提供一种解决方案，即能够自动判断 计算多个变送器电流的平均值并输出的装置。
[0004] 为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种自适应变送器电流平均值装置，由 数字电位器电流平均值单元、单片机控制单元、电流平均值放大变送单元组成。
[0005] 所述数字电位器电流平均值单元包括条结构与参数相同的数字电位器分流支 路1一/?，/?为大于等于2的整数；每条数字电位器分流支路设有1个电流输入端，每个电流 输入端都可以接入1个变送器电流环路；所述数字电位器电流平均值单元还设有分流输出 端。
[0006] 所述数字电位器电流平均值单元还包括电阻R0;电阻R0的两端分别连接至分流 输出端和公共地。
[0007] 设i为大于等于1、小于等于的整数，数字电位器分流支路i设有电流输入端Ii 和取样电压输出端Vi。
[0008] 所述数字电位器分流支路i由取样电阻Ri、数字电位器Ui以及基准电阻RPi组 成；所述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取样 电阻Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压输出端Vi;所述数字电位器Ui包括有1个可 调电阻RWi;所述可调电阻RWi与基准电阻RPi的串联电路两端分别连接至取样电压输出 端Vi和分流输出端；所述数字电位器Ui还包括有片选控制端CSi、时钟信号输入端SCK、数 据信号输入端SI。
[0009] 所述单片机控制单元包括单片机最小系统，还包括个模拟信号输入端A1-A/?、 个电平控制输出端0UT1-OUT和SPI串行接口；所述SPI串行接口包括时钟信号输出 端CLK、数据信号输出端SM0。
[0010] 所述数字电位器分流支路1 一的取样电压输出端VI-V分别连接至单片机控 制单元的模拟信号输入端A1-A/?;所述数字电位器分流支路1一的片选控制端CS1- CS/7分别连接至单片机控制单元的电平控制输出端0UT1 -OUT/?;所述数字电位器U1 -U 的时钟信号输入端SCK并联后连接至单片机控制单元中SPI串行接口的时钟信号输出端 CLK;所述数字电位器U1-U/7的数据信号输入端SI并联后连接至单片机控制单元中SPI串行接口的数据信号输出端SIMO。
[0011] 所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电 流变送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至数字电位 器电流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端。
[0012] 所述电流平均值放大变送单元由电流变送器和三极管V01、电容C01组成；所述电 流变送器为XTR115。
[0013] 所述数字电位器U1-U/?均选择MCP41100。
[0014] 所述单片机控制单元的单片机选择MSP430G2553,最多有5个电流输入端。
[0015] 另外=一方面提供一种自适应变送器电流平均值装置的控制方法，包括： 所述数字电位器U1-U/7均具有断开电阻电路的关断功能。
[0016] 设取样电阻阻值为R，电流平均值放大变送单元的电流放大倍数为么数字电位器 U1-U/7的抽头电阻值为RW0,输入电流II一I在4一20mA范围之内的数字电位器分流 支路数量为为大于等于1、小于等于的整数；所述数字电位器分流支路1 一 的电阻 参数满足
【主权项】
1. 一种自适应变送器电流平均值装置，其特征在于： 由数字电位器电流平均值单元、单片机控制单元、电流平均值放大变送单元组成； 所述数字电位器电流平均值单元包括条结构与参数相同的数字电位器分流支路1 一 /?，/?为大于等于2的整数；每条数字电位器分流支路设有1个电流输入端，每个电流输入端 都可以接入1个变送器电流环路；所述数字电位器电流平均值单元还设有分流输出端； 所述数字电位器电流平均值单元还包括电阻RO;电阻RO的两端分别连接至分流输出 端和公共地； 设i为大于等于1、小于等于的整数，数字电位器分流支路i设有电流输入端Ii和取 样电压输出端Vi; 所述数字电位器分流支路i由取样电阻Ri、数字电位器Ui以及基准电阻RPi组成；所 述取样电阻Ri串联在输入电流Ii回路中，其输入电流Ii流出端连接至公共地；取样电阻 Ri的输入电流Ii流入端设为取样电压输出端Vi;所述数字电位器Ui包括有1个可调电阻 RWi;所述可调电阻RWi与基准电阻RPi的串联电路两端分别连接至取样电压输出端Vi和 分流输出端；所述数字电位器Ui还包括有片选控制端CSi、时钟信号输入端SCK、数据信号 输入端SI; 所述单片机控制单元包括单片机最小系统，还包括《个模拟信号输入端Al-A/7、/7个 电平控制输出端OUTl-OUT/?和SPI串行接口；所述SPI串行接口包括时钟信号输出端 CLK、数据信号输出端SMO; 所述数字电位器分流支路1 一《的取样电压输出端Vl-V/7分别连接至单片机控制单 元的模拟信号输入端Al-A/?;所述数字电位器分流支路1 一 /7的片选控制端CSl-CS/7分 别连接至单片机控制单元的电平控制输出端OUTl-OUT/?;所述数字电位器Ul-U的时 钟信号输入端SCK并联后连接至单片机控制单元中SPI串行接口的时钟信号输出端CLK; 所述数字电位器Ul-U/7的数据信号输入端SI并联后连接至单片机控制单元中SPI串行 接口的数据信号输出端SMO; 所述电流平均值放大变送单元设有变送电流输入端、变送电流返回端和平均值电流变 送输出端；所述变送电流返回端连接至公共地；所述变送电流输入端连接至数字电位器电 流平均值单元的分流输出端；所述变送电流输入端为虚地端。
2. 如权利要求1所述的自适应变送器电流平均值装置，其特征在于：所述数字电位器 Ul-U/?均选择MCP41100。
3. 如权利要求1所述的自适应变送器电流平均值装置，其特征在于：所述单片机控制 单元的单片机选择MSP430G2553。
4. 如权利要求3所述的自适应变送器电流平均值装置，其特征在于：最多有5个电流 输入端。
5. 如权利要求1所述的自适应变送器电流平均值装置，其特征在于：所述电流平均值 放大变送单元由电流变送器和三极管V01、电容COl组成；所述电流变送器为XTR115。
6. 由权利要求1 一 5任一项所述装置实现的自适应变送器电流平均值控制方法，其特 征在于： 所述数字电位器Ul-U/7均具有断开电阻电路的关断功能； 设取样电阻阻值为R，电流平均值放大变送单元的电流放大倍数为么数字电位器Ul- Ufl的抽头电阻值为RWO,输入电流Il一I/?在4 一 20mA范围之内的数字电位器分流支路数 量为为大于等于1、小于等于的整数；所述数字电位器分流支路1 一 的电阻参数满 足
所述单片机控制单元的控制步骤是： A、 初始化，控制所有的数字电位器Ul-U/7断开电阻电路； B、 启动A/D转换，获取取样电压Vl-V/?值； C、 取样电压Vl-V/?值转换为输入电流Il一I值，转换方法是，当数字电位器Ui被 断开电阻电路时， Ii=ViZl; 当数字电位器Ui没有被断开电阻电路时， I* = (Vi-i.PllfK-P- " 丨. 丨 . D、 判别确定输入电流Il一 1/7在4 一 20mA范围之内的数字电位器分流支路，记其数量 为P ' E、 控制/7条输入电流在4 一 20mA范围之内的数字电位器分流支路中的数字电位器阻 值，使数字电位器分流支路的分流比例是控制U- /7)条输入电流不在4 一 20mA 范围之内的数字电位器分流支路中的数字电位器断开电阻电路； F、 返回步骤B。
7.如权利要求6所述的自适应变送器电流平均值控制方法，其特征在于：所述取样电 阻阻值R= 93. 75D。
【专利摘要】本发明公开了一种自适应变送器电流平均值装置，由数字电位器电流平均值单元、单片机控制单元、电流平均值放大变送单元组成，设有多个电流输入端，一个平均值电流变送输出端。所述装置能够判别各电流输入端的输入电流是否在4-20mA有效范围之内，且将在有效范围之内的的输入端电流的平均值计算出来，并从平均值电流变送输出端输出，可以用在需要计算多个变送器电流的平均值并输出的场合。
【IPC分类】G01R19-25
【公开号】CN104714084
【申请号】CN201510001154
【发明人】凌云, 孔玲爽, 袁川来, 李勇, 罗树英
【申请人】湖南工业大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月5日