专利名称：带有电池的二线制变送器的制作方法
技术领域：
本发明属于变送器领域，特别涉及一种两线制变送器。
背景技术：
目前两线制变送器被大量运用于工业现场，实现现场各种参量的监测和传送，如氧气、一氧化碳等气体浓度，两线制变送器与控制器或集散控制系统(DCS)之间只需通过一根两芯电缆连接，通过这个电缆建立一个4-20mA电流环，实现控制器或DCS向变送器供电及变送器向控制器的电流信号传送，其突出优点是当变送器与控制器距离很远时，比如1000米，节省电缆费用、布线简单。
对于二线制变送器，目前存在的最大问题是因为要同时在一根两芯电缆上供电和传递信号，而且信号是4-20mA电流形式，这就要求变送器中电路消耗的电流必须控制在4mA以下，这样导致两线制变送器只能配置有限的必需器件，实现最基本的功能；而其它有用且广泛采用的功能则无法实现，而不得不借助于三线制或四线制变送器来实现，成本高。
比如，二线制变送器无法实现较好的显示效果。若采用数码管作显示，单个数码管功耗在100mW左右，数码管点亮期间电流消耗超过4mA。若采用液晶屏加背光板，液晶屏的电流消耗非常低；背光板点亮期间整个变送器的电流消耗超过4mA。可见无法采用这两种方案，只能采用无显示或无背光板液晶屏显示，显示效果差。
再例如，二线制变送器无法驱动报警和故障继电器，从而无法驱动现场声光报警器，这是因为，虽然继电器是间断工作，但在其工作的瞬间整个变送器的电流消耗超过4mA。
再例如，二线制变送器无法实现对存储器件的擦写，从而无法保存设置参数和历史数据；虽然擦写是间断的，但擦写的瞬间功耗达15mW，读取的瞬间电流也达10mA。
发明内容为了克服现有二线制变送器中扩展功能少、扩展功能成本高的不足，本发明提供了一种实现功能多、扩展功能成本低的带有电池的二线制变送器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种带有电池的二线制变送器，所述的变送器通过两芯电缆连接控制器或集散控制系统，所述变送器包括壳体、安装在壳体内的电源电路、4-20mA电路、传感器、传感器电路以及微处理器，传感器通过传感器电路连接微处理器；所述的壳体内还安装电池、扩展功能模块，电池的输出端连接扩展功能模块，所述微处理器的输出端连接扩展功能模块。
进一步，所述的变送器为气体变送器，所述的传感器为气体传感器。
再进一步，所述电池为充电电池，所述壳体内还安装有充电电路；充电电路的输入端与电源电路连接，充电电路的输出端与充电电池连接。
所述的充电电池设有胶封外壳。
所述的扩展功能模块为显示屏背光板电路、继电器电路、存储器件、红外发射模块中的至少一个。
在变送器中加入电池后，可以在满足供电电流小于4mA的条件下，通过电池给其他一些添加的间断或连续工作的电路供电，从而实现更多功能，例如背光显示、驱动继电器、对存储器件擦写等；同时电池或充电电路的成本又低。
图1是带有本安型充电电路的两线制变送器示意图；图2是变送器电流消耗与时间关系图；图3是一种本安型充电电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种二线制4-20mA气体变送器，包括被测气体传感器、壳体、以及安装在壳体内的显示模块、4-20mA电路、传感器电路、电源电路、微处理器，所述壳体内还安装显示屏背光板电路、E2PROM存储器件、继电器电路、充电电路和充电电池。充电电路的输入端与电源电路连接，输出端与充电电池连接；充电电池的输出端与显示屏背光板电路、继电器电路、存储器件连接。显示模块由驱动电路和显示屏组成，并连接微处理器、电源电路。显示屏背光板电路的输入端连接充电电池和微处理器。继电器电路和存储器件的输入端与充电电池、微处理器连接。
如图2所示，变送器中显示模块、传感器电路、电源电路、微处理器等基本电路产生的电流消耗为3.1mA，充电电路产生的电流消耗为0.5mA，这些电路一起工作产生的电流消耗不超过4mA。变送器中扩展功能模块-背光板电路、继电器电路、存储电路都是间断工作的，这些电路的工作电流分别为I1、I2、I3，这些电路工作时整个变送器的电流消耗会超过4mA。本实施例使用充电电池(也可以用非充电型电池)为上述扩展功能模块供电，因此，该实施例所述变送器提供了现有两线制变送器无法提供的液晶屏背光、继电器、E2PROM存储器等功能。
来自控制器的4-20mA电缆的正极连接到电源电路，由电源电路产生一个4.5V的直流电压源，给显示模块、传感器电路、微处理器、充电电路、4-20mA电路供电。4-20mA电路与4-20mA电缆的负极连接。充电电池的电压为3V左右，充电电池向背光板电路、继电器电路、存储电路供电，满足上述扩展功能模块瞬间工作时的电流高消耗。当微处理器检测到充电电池电量不足时，控制充电电路以0.5mA的较小电流给充电电池充电。当微处理器检测到充电电池电量充满时，关断充电电路。
如果扩展功能模块需要连续工作，可以使用非充电型电池或充电电池给这些模块连续供电。当非充电型电池电量不足时，需更换电池。
变送器的工作过程是微处理器通过传感器电路采集传感信号，微处理器对信号进行处理，包括A/D转换、线性纠正等；然后微处理器控制显示模块显示，并控制4-20mA电路转换成相应的电流输出到控制器或DCS系统；同时微处理器还控制存储器件保存数据；如果发现数据超过警戒值，微处理器还要控制继电器电路驱动现场声光报警。
如图3所示，一种本安型充电电路，充电电路中包含充电电池，充电电池的外部采用本安胶封。图中采用一种线性稳压器5、电阻R2、R3实现3.6V电压的输出；3.6V电压通过二级管D1、电阻R4、R5向本安胶封的充电电池2充电。通过胶水将电阻R5和充电电池2封装起来，实现本安防爆。通过选择电阻R4、R5和稳压二极管D2，确保整个充电电路的电流消耗在0.5mA以下；端子4是充电电池的输出，向显示屏背光板电路、继电器电路、存储电路供电；输出端子3接入微处理器的A/D转换器，实现对充电电池电压的采样；端子1连接到微处理器，可以实现对充电的控制；从而实现了微处理器对充电电池的充电控制。
权利要求
1.一种带有电池的二线制变送器，所述的变送器通过两芯电缆连接控制器或集散控制系统，所述变送器包括壳体、安装在壳体内的电源电路、4-20mA电路、传感器、传感器电路以及微处理器，传感器通过传感器电路连接微处理器；其特征在于所述的壳体内还安装电池、扩展功能模块，电池的输出端连接扩展功能模块。
2.根据权利要求1所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的变送器为气体变送器。
3.根据权利要求1或2所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述电池为充电电池，所述壳体内还安装有充电电路；充电电路的输入端与电源电路连接，充电电路的输出端与充电电池连接。
4.根据权利要求3所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的充电电池设有胶封外壳。
5.根据权利要求1或2所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的扩展功能模块为显示屏背光板电路。
6.根据权利要求1或2所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的扩展功能模块为继电器电路。
7.根据权利要求1或2所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的扩展功能模块为存储器件。
8.根据权利要求1或2所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的扩展功能模块为红外发射模块。
9.根据权利要求4所述的带有电池的二线制变送器，其特征在于所述的扩展功能模块包括显示屏背光板电路、继电器电路、存储器件、红外发射模块。
全文摘要
一种带有电池的二线制变送器，所述的变送器通过两芯电缆连接控制器或集散控制系统，所述变送器包括壳体、安装在壳体内的电源电路、4－20mA电路、传感器、传感器电路以及微处理器，传感器通过传感器电路连接微处理器；所述的壳体内还安装电池、扩展功能模块，电池的输出端连接扩展功能模块，所述微处理器的输出端连接扩展功能模块。本发明提供了一种实现功能多、扩展功能成本低的二线制变送器。
文档编号H02J7/00GK1834588SQ200610050049
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月28日 优先权日2006年3月28日
发明者王健, 于志伟, 唐怀武 申请人:聚光科技(杭州)有限公司