Hart协议变送器物理层参数自动测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种HART协议变送器物理层参数自动测试系统。
【背景技术】
[0002]HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国R0SEM0UNT公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。HART协议采用基于Bell202标准的频移键控FSK信号。HART数据信息4_20毫安电流环路上，频率1200Hz表示数据1，2200取表示数据0，每个标准数据位时长0.833毫秒。HART协议的智能仪表必须通过专业的认证机构的认证才能应用于工业现场。其中物理层信号质量测试是最其中重要的测试内容。物理层测试包括载波开始时间测试、载波停止时间测试、载波启停电流瞬变测试、位传输时间测试、电流上升及下降时间测试、上升斜率测试等。以往，公司HART协议仪表的物理层测试都是人工测试，需要有经验的设计人员通过示波器凭经验鉴别上述相关参数合格与否，测试过程费时而且示波器的精确度不高，曾经出现过在公司测试合格，而认证机构测试却不合格的现象，为顺利通过认证并且实现高精度物理层参数信息获取，以及减少人工干预范围，亟需一种自动且精确的HART物理层参数测试系统【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型提供，一种HART协议变送器物理层参数自动测试系统，包括用于将HART总线电流信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元，
[0004]所述转换单元包括信号调制解调器、I/V转换电路和AD转换模块，
[0005]所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接，所述信号调制解调器的输出端与Ι/v转换电路的输入端连接。
[0006]进一步，所述信号调制解调器与I/V转换电路之间还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与调制解调器的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与Ι/v转换电路的输入端连接。
[0007]进一步，所述自动测试系统还包括用于显示上位机结果的显示装置，所述显示装置的输入端与处理单元的输出端连接。
[0008]进一步，所述自动测试系统还包括检流电阻，所述检流电阻一端与变送器连接，另一端与带通滤波电路连接。
[0009]进一步，所述处理单元为中央处理器。
[0010]本实用新型的有益效果：本实用新型可以有效地解决HART协议仪表物理层测试时精度不高、测试时间长、结果判别主观的问题，提高HART协议仪表物理层参数测试的的效率，并提高了检测的精确性和客观性。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
[0012]图I是本实用新型的原理示意图。
[0013]图2是本实用新型的载波开始测试波形示意图。
[0014]图3是本实用新型载波停止时间测试波形示意图。
[0015]图4是本实用新型幅值及1200Hz频率测试波示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：图I是本实用新型的原理示意图。
[0017]如图I所示，一种HART协议变送器物理层参数自动测试系统，包括用于将HART总线电流信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元，
[0018]所述转换单元包括信号调制解调器、I/V转换电路和AD转换模块，
[0019]所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接，所述信号调制解调器的输出端与I/V转换电路的输入端连接。信号调制解调器与ΙΛ转换电路之间还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与调制解调器的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与ΙΛ转换电路的输入端连接。还包括用于显示上位机结果的显示装置，所述显示装置的输入端与处理单元的输出端连接。还包括检流电阻，所述检流电阻一端与变送器连接，另一端与带通滤波电路连接。
[0020]在本实施例中，检流电阻耦合到变送器4-20毫安电流环路信号，检流电阻上的电压通过带通滤波电路进入I/V转换模块，高速AD转换器将其转换为电压值，CPU采样此电压值，通过相应的算法分别计算出物理层参数信息，包括总载波开始时间测试、载波停止时间测试、载波启停电流瞬变测试、位传输时间测试、电流上升及下降时间测试、上升斜率测试等。CPU在计算完成后，将计算结果通过RS232接口传输给上位机界面进行结果显示和判别合格与否结论。
[0021]如图2所示，HART协议物理层参数中的载波开始时间测试，要求RTS信号由高电平转为低电平时，HART信号风峰峰值达到120mV所需要的时间，即图2所示时间A的值，应小于4. 2mS，为了测试载波开始时间，CPU在自动测试系统检测RTS信号的下降沿时刻开始计时，并进行AD数据读取，IOmS后进入中断程序，当AD转换数据对应的SOmV电压值的时刻即为载波开始时间。
[0022]在本实施例中，CPU分别检测连续50个正向峰值和负向峰值电压采样值的平均值，然后将采样值转换为电压值，最后将正向电压平均峰值与负向电压平均峰值的绝对值相加即为HART总线数据的峰峰值，判断该值是否在O. 4V和O. 6V之间，如果在此区间内属于合格，否则不符合物理层检测标准要求。
[0023]如图3所示，HART协议物理层参数中的载波停止时间测试，要求RTS信号由低电平转为高电平时，HART信号峰峰值减小到80mV所需要的时间，即图2所示时间A的值，应小于2.5mS.
[0024]如图4所示，HART信号采样电阻上的波形峰峰值要求在400mV?600mV之间，频率要求在1200Hz±l%，对于频率的测量，以数据I时的1200Hz频率为例，CPU以固定的时间间隔通过DMA模块自动(IuS)读取AD转换器数据，当连续读取5000个AD转换数据时，CPU启动中断控制程序处理所获得的5000个数据，因为每个数据读取的时间间隔是luS，5000个数据即为5mS，频率1200Hz的周期为0.833mS，因此每次中断必定能采样到两个完整的位波形。确定第一次过零点和第三次过零点的时间间隔即可以精确计算出传输位时间。
[0025]按照上述相似的原理，依次检测其他的测试参数项，当所有参数都检测完毕后，CPU通过232串口将结果传输给上位机界面显示，判断相应参数数值并判别合格与否。
[0026]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施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宗旨和范围，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HART协议变送器物理层参数自动测试系统，其特征在于:包括用于将HART总线电流信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元， 所述转换单元包括信号调制解调器、I/V转换电路和AD转换模块， 所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接，所述信号调制解调器的输出端与I/V转换电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的HART协议变送器物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述信号调制解调器与I/V转换电路之间还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与调制解调器的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与I/V转换电路的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的HART协议变送器物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述自动测试系统还包括用于显示上位机结果的显示装置，所述显示装置的输入端与处理单元的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的HART协议变送器物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述自动测试系统还包括检流电阻，所述检流电阻一端与变送器连接，另一端与带通滤波电路连接。
5.根据权利要求4所述的HART协议变送器物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述处理单元为中央处理器。
【专利摘要】本实用新型提供一种HART协议变送器物理层参数自动测试系统，包括用于将HART总线电流信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元，所述转换单元包括信号调制解调器、I/V转换电路和AD转换模块，所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接，所述信号调制解调器的输出端与I/V转换电路的输入端连接；本实用新型可以有效地解决HART协议仪表物理层测试时精度不高、测试时间长、结果判别主观的问题，提高HART协议仪表物理层参数测试的效率，并提高了检测的精确性和客观性。
【IPC分类】H04L12-26
【公开号】CN204442407
【申请号】CN201420866088
【发明人】田英明, 张宇, 赵俊奎
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月31日