远程无线程控智能温度变送器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种远程无线程控智能温度变送器，包括：一信号采集设备，所述信号采集设备用于对温度信号进行采集，并将所述温度信号转换为数字信号输送至微处理器；一微处理器，所述微处理器用于将所述数字信号转换为温度数据、电流数据及电压信号，并将所述温度数据及所述电流数据传送至无线通讯设备；一无线通讯设备，所述无线通讯设备用于将所述温度数据及所述电流数据进行无线传输给主控机；一电源，所述电源用于提供电能。本实用新型提供的一种远程无线程控智能温度变送器，整个电路设计简洁、精度较高、稳定性好，解决了变送器和主控机无线通讯距离的问题和量程调节繁琐的问题。
【专利说明】
远程无线程控智能温度变送器
技术领域
[0001] 本发明涉及工业温度测量技术领域，尤其涉及一种远程无线程控智能温度变送 器。
【背景技术】
[0002] 在工业生产中，温度测量具有很重要的地位，同时工业无线技术是工业未来发展 重要部分，是降低工业控制系统成本、提高工业控制系统应用范围的革命性技术，也是工业 自动化产品新的增长点。所以将无线技术同智能温度变送器相结合，必定有一定的实用价 值和应用前景。
[0003] 目前也有基于EEE802.15.4标准的低功耗局域网协议（以下简称ZigBee)技术的无 线温度变送器，但是ZigBee技术传输距离近，不大适合数据远距离传输。同时以往的智能温 度变送器的量程调节多采用更换硬件电路中的电阻，这样操作繁琐，给调试带来了诸多不 便。
【发明内容】
[0004] 本申请实施例通过提供一种远程无线程控智能温度变送器，解决了现有技术中工 业温度测量不能远距离无线通讯的问题。
[0005] 本申请实施例提供了一种远程无线程控智能温度变送器，包括：
[0006] -信号采集设备，所述信号采集设备用于对温度信号进行采集，并将所述温度信 号转换为数字信号输送至微处理器；
[0007] -微处理器，所述微处理器用于将所述数字信号转换为温度数据、电流数据及电 压信号，并将所述温度数据及所述电流数据传送至无线通讯设备；
[0008] -无线通讯设备，所述无线通讯设备用于将所述温度数据及所述电流数据进行无 线传输给主控机；
[0009] -电源，所述电源用于为所述信号采集设备、所述微处理器及所述无线通讯设备 提供电能。
[0010]进一步地，所述信号采集设备包括：
[0011] -热电阻，所述热电阻用于对温度信号进行检测，并将所述温度信号输送至信号 调理装置；
[0012] -信号调理装置，所述信号调理装置用于将接收到的所述温度信号转换成电压 信号，并将所述电压信号输送至模数转换器；
[0013] -模数转换器，所述模数转换器用于将接收到的所述电压信号转换成数字信号， 并将所述数字信号输送至所述微处理器。
[0014] 进一步地，所述信号调理装置包括：
[0015] -单臂电桥，所述单臂电桥用于将接收到的所述温度信号转换成电压信号，并将 所述电压信号输送至程控放大器；
[0016] -程控放大器，所述程控放大器用于将接收到的所述电压信号进行放大后，再将 放大后的所述电压信号输送至所述模数转换器。
[0017] 进一步地，所述微处理器包括：
[0018] -运算器，所述运算器用于将接收到的电压信号进行运算获得所述温度数据及所 述电流数据；
[0019] -数字模拟转换器，所述数字模拟转换器用于将接收到的所述电压信号转换成电 压数据。
[0020] 进一步地，所述无线通讯设备包括：
[0021] 一 3G通讯模块，所述3G通讯模块用于接收所述微处理器输出的所述温度数据及所 述电流数据，并将所述温度数据及所述电流数据远程无线传输至主控机。
[0022] 进一步地，所述的远程无线程控智能温度变送器，还包括：
[0023] 一液晶显示设备，所述液晶显示设备用于实时显示所述微处理器输出的所述温度 数据和所述电流数据。
[0024] 进一步地，所述的远程无线程控智能温度变送器，还包括：
[0025] -电流变换器，所述电流变换器用于将微处理器输出的所述电压信号转换为电流 信号。
[0026] 进一步地，所述热电阻采用精度为0.1的铂热电阻。
[0027] 进一步地，所述热电阻进行温度检测的介质包括液体、气体及蒸汽。
[0028] 进一步地，所述电流数据与所述电流信号中的电流值相等。
[0029] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由 于采用了无线通讯设备，利用无线通讯网络，有效解决了现有技术中智能温度变送器无法 远程无线实时在线传输数据的问题，进而实现了智能温度变送器和主控机可以远程无线通 讯。
【附图说明】
[0030] 图1为本申请实施例一中远程无线程控智能温度变送器的结构示意图；
[0031] 图2为本申请实施例二中远程无线程控智能温度变送器的结构图；
[0032]图3为本实用新型实施例三中的热电阻测温电路图；
[0033]图4为本实用新型实施例三中的信号调理电路图；
[0034]图5为本实用新型实施例三中的模数转换电路图；
[0035]图6为本实用新型实施例三中的电流变换电路图；
[0036]图7为本实用新型实施例三中的3G通讯电路图。
【具体实施方式】
[0037] 本实用新型提供的一种远程无线程控智能温度变送器，只需修改程序的部分参 数，就可实现量程可调，同时具有数据远程实时无线传输的优点。整个电路设计简洁、精度 较高、稳定性好，解决了变送器和主控机无线通讯距离的问题和量程调节繁琐的问题。
[0038] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0039] 实施例一
[0040] 如图1所示，本实用新型实施例提供的一种远程无线程控智能温度变送器，包括： 信号采集设备1、微处理器2、无线通讯设备3及电源4,信号采集设备1用于对温度信号进行 采集，并将温度信号转换为数字信号输送至微处理器2;微处理器2用于将数字信号转换为 温度数据、电流数据及电压信号，并将温度数据及电流数据传送至无线通讯设备3;无线通 讯设备3用于将温度数据及电流数据进行无线传输给主控机;电源4用于为信号采集设备1、 微处理器2及无线通讯设备3提供电能。
[0041] 其中，信号采集设备1包括:热电阻、信号调理装置及模数转换器，热电阻用于对温 度信号进行检测，并将温度信号输送至信号调理装置;热电阻采用精度为0.1的铂热电阻。 热电阻进行温度检测的介质包括液体、气体及蒸汽。信号调理装置用于将接收到的温度信 号转换成电压信号，并将电压信号输送至模数转换器;模数转换器用于将接收到的电压信 号转换成数字信号，并将数字信号输送至微处理器。
[0042]信号调理装置包括:单臂电桥及程控放大器，单臂电桥用于将接收到的温度信号 转换成电压信号，并将电压信号输送至程控放大器;程控放大器用于将接收到的电压信号 进行放大后，再将放大后的电压信号输送至模数转换器。
[0043]微处理器2包括:运算器及数字模拟转换器，运算器用于将接收到的电压信号进行 运算获得温度数据及电流数据;数字模拟转换器用于将接收到的电压信号转换成电压数 据。
[0044] 实施例二
[0045] 如图2所示，本实用新型实施例提供的一种远程无线程控智能温度变送器，包括： 信号采集设备1、微处理器2、无线通讯设备3、电源4、液晶显示设备及电流变换器，信号采集 设备1用于对温度信号进行采集，并将温度信号转换为数字信号输送至微处理器2;微处理 器2用于将数字信号转换为温度数据、电流数据及电压信号，并将温度数据及电流数据传送 至无线通讯设备3;无线通讯设备3用于将温度数据及电流数据进行无线传输给主控机；电 源4用于为远程无线程控智能温度变送器提供电能。液晶显示设备用于实时显示微处理器2 输出的温度数据和电流数据。电流变换器用于将微处理器2输出的电压信号转换为电流信 号。电流数据与电流信号中的电流值相等。
[0046] 其中，信号采集设备1包括:热电阻、信号调理装置及模数转换器，热电阻用于对温 度信号进行检测，并将温度信号输送至信号调理装置;热电阻采用精度为0.1的铂热电阻。 热电阻进行温度检测的介质包括液体、气体及蒸汽。信号调理装置用于将接收到的温度信 号转换成电压信号，并将电压信号输送至模数转换器;模数转换器用于将接收到的电压信 号转换成数字信号，并将数字信号输送至微处理器。
[0047] 信号调理装置包括:单臂电桥及程控放大器，单臂电桥用于将接收到的温度信号 转换成电压信号，并将电压信号输送至程控放大器;程控放大器用于将接收到的电压信号 进行放大后，再将放大后的电压信号输送至模数转换器。
[0048]微处理器2包括:运算器及数字模拟转换器，运算器用于将接收到的电压信号进行 运算获得温度数据及电流数据;数字模拟转换器用于将接收到的电压信号转换成电压数 据。
[0049]无线通讯设备3包括:一 3G通讯模块，3G通讯模块用于接收微处理器2输出的温度 数据及电流数据，并将温度数据及电流数据远程无线传输至主控机。
[0050] 实施例三
[0051] 本实用远程无线程控智能温度变送器主要包括热电阻5、信号调理装置6、模数转 化器7、微处理器2、液晶显示设备8、电流变换器9、3G无线通讯设备10、电源4。
[0052]本申请的实施例中热电阻5采用精度0.1的热电阻PTl 00，三线制的PT 100直接接入 信号调理装置6中。其可对液体、气体、蒸汽等介质进行温度检测。
[0053] 信号调理装置6与热电阻5相连，信号调理装置6主要是由单臂电桥和程控放大器 PGA281构成，单臂电桥可以根据输入信号的大小将其转化成为电压信号，程控放大器可以 程序控制放大电压信号的倍数，更好供模数转换器进行转化。其中，热电阻测温电路如图3 所示，由运放ADA4528构成的电压跟随和单臂电桥构成。2.5V基准源的精度会影响系统的准 确性，电压跟随可以很好的克服后级电路对其影响。单臂电桥将PT100微弱的电阻变化转化 成电压变化，更好的被系统利用。信号调理电路如图4所示，主要由程控放大器PGA281构成。 微处理器对其进行程序控制来调节系统放大倍数，很好的解决了以往温度变送器量程调节 不便的问题。
[0054]模数转化器7采用芯片AD7705与信号调理装置6相连，采集模数转换器7输出的电 压信号并进行转化输出数字信号。模数转换电路如图5所示，主要由模数转换器AD7705构 成。该转换器利用转换技术实现了 16位无丢失代码性能，CMOS结构确保器件具有极 低功耗，掉电模式减少等待时的功耗至20uW，通过在输入级应用削波稳定技术，AD7705还具 有低输入漂移的性能，能对0-+5V的单端信号进行处理，很适合本系统。
[0055]微处理器2采用单片机STM32F103RCT6与模数转换器7相连接，接收模数转换器7输 出的数字信号，并进行处理后供后续模块使用。包括:计算出温度数据及电流数据，利用内 部数字模拟转换器DAC输出对应的电压数据。
[0056] 液晶显示设备8采用工业液晶屏LCD1602同微处理器2相连，接收微处理器2的数字 信号输入，实时显示温度数据和输出的电流数据。
[0057]电流变换器9同微处理器2相连，接受微处理器2的电压信号输入，利用单运放跟随 输出电压作用在定值电阻上，输出对应的标准电流信号。电流变换电路如图6所示，主要由 运放ADA4528和三极管9013构成。三极管S9013可以提高系统的输出电流的能力，单片机输 出的电压通过运放的虚短特性相当于直接作用在R23上，V2/R23即为变送器输出的电流。 [0058] 3G无线通讯设备10主要采用华为MU509同微处理器2相连，利用3G模块通信功能， 接收微处理器2的数字信号输入，远程无线传输温度数据和输出的电流数据给主控机。3G通 讯电路如图7所示，主要由电压转化芯片MAX3232和3G模块。MAX3232将微处理器输出的是 TTL电平转化成3G模块能接收的RS232电平。
[0059] 电源4负责给这个系统提供能量，既可以采用市电供电，也可以采用电池供电，但 最后经过电源调理后，供给系统的电源具有大电流输出、低干扰等优良特性。
[0060] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0061] 1、由于采用了3G通讯模块，通过3G无线通讯技术，有效解决了现有技术中智能温 度变送器无法远程无线实时在线传输数据的问题，进而实现了智能温度变送器和主控机可 以远程无线通讯。
[0062] 2、由于在信号采集设备中采用了程控放大器，有效解决了现有技术中智能温度变 送器量程调节不方便的问题，进而实现了智能温度变送器量程调节方便。
[0063]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限 制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种远程无线程控智能温度变送器，其特征在于，包括： 一信号采集设备，所述信号采集设备用于对温度信号进行采集，并将所述温度信号转 换为数字信号输送至微处理器； 一微处理器，所述微处理器用于将所述数字信号转换为温度数据、电流数据及电压信 号，并将所述温度数据及所述电流数据传送至无线通讯设备； 一无线通讯设备，所述无线通讯设备用于将所述温度数据及所述电流数据进行无线传 输给主控机； 一电源，所述电源用于为所述信号采集设备、所述微处理器及所述无线通讯设备提供 电能； 其中，所述信号采集设备包括:一热电阻，所述热电阻用于对温度信号进行检测，并将 所述温度信号输送至信号调理装置； 一信号调理装置，所述信号调理装置用于将接收到的所述温度信号转换成电压信号， 并将所述电压信号输送至模数转换器； 一模数转换器，所述模数转换器用于将接收到的所述电压信号转换成数字信号，并将 所述数字信号输送至所述微处理器； 所述信号调理装置包括： 一单臂电桥，所述单臂电桥用于将接收到的所述温度信号转换成电压信号，并将所述 电压信号输送至程控放大器； 一程控放大器，所述程控放大器用于将接收到的所述电压信号进行放大后，再将放大 后的所述电压信号输送至所述模数转换器。2. 如权利要求1所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于，所述微处理器包 括： 一运算器，所述运算器用于将接收到的电压信号进行运算获得所述温度数据及所述电 流数据； 一数字模拟转换器，所述数字模拟转换器用于将接收到的所述电压信号转换成电压数 据。3. 如权利要求1所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于，所述无线通讯设备 包括： 一 3G通讯模块，所述3G通讯模块用于接收所述微处理器输出的所述温度数据及所述电 流数据，并将所述温度数据及所述电流数据远程无线传输至主控机。4. 如权利要求1所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于，还包括： 一液晶显示设备，所述液晶显示设备用于实时显示所述微处理器输出的所述温度数据 和所述电流数据。5. 如权利要求1-4任一项所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于，还包括： 一电流变换器，所述电流变换器用于将微处理器输出的所述电压信号转换为电流信 号。6. 如权利要求1所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于： 所述热电阻采用精度为0.1的铂热电阻。7. 如权利要求1所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于： 所述热电阻进行温度检测的介质包括液体、气体及蒸汽。8.如权利要求5所述的远程无线程控智能温度变送器，其特征在于： 所述电流数据与所述电流信号中的电流值相等。
【文档编号】G01K7/18GK205426376SQ201521064668
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月17日
【发明人】刘定星, 李志华, 徐信, 司明
【申请人】中国地质大学（武汉）