专利名称：数字化电容压力差压变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变送器，尤其是一种用于检测差压的数字化电容压力差压变送器。
二背景技术：
目前的智能压力差压变送器主要由信号变换电路和信号采集与处理电路构成，信号变换电路中振荡电路产生的交直流电压对传感器电容进行冲放电，它的信号变换过程是一种模拟变换，容易受温度影响，工作不稳定，使用元件多，抗干扰能力差，可靠性差；信号采集与处理电路将信号变换电路得到的模拟电压信号经A/D芯片得到数字信号，数字信号经微处理器处理后将计算出的结果传输到显示模块显示，同时将结果送到D/A芯片转换为4～20mA的电流输出，为了方便工作人员操作控制，信号采集与处理电路中连接有HART芯片，微处理器还将通过HART芯片将输出数据以FSK方式调制并输出到D/A芯片，从而在电流输出线上叠加已调信号，这种方式是模拟-数字-模拟的DSP结构，由于需要昂贵的芯片来实现，成本很高，而且过多的环节容易导致稳定性和可靠性的降低。
三
发明内容
本实用新型的目的是提供一种数字化电容压力差压变送器，通过改变现有压力差压变送器的电路结构，解决现有变送器抗干扰能力差，可靠性差以及成本高的问题。
本实用新型的具体方案是一种数字化电容压力差压变送器，包括信号转换电路、单片机处理单元，其特征在于单片机处理单元直接接受信号转换电路的输出信号，单片机处理单元将数据信号分别传输到电流控制电路和显示按键单元，单片机处理单元与通信单元之间传输信号。
本方案中信号转换电路采用RC振荡器来测量电容，振荡器输出方波信号，其频率与RC成反比，此电路简单可靠，去掉了传统电路中分离元件构成的振荡，改由IC产生频率信号，性能可靠，同时输出方波信号为二进制信号，因而信号转换电路的输出信号可直接输入到单片机处理单元，不需要将模拟电压信号经A/D转换后送到单片机处理单元，无需中间环节，从而避免了中间环节的精度丢失和不稳定性，由于单片机处理单元连接有显示按键单元，这样就可以不需HART通信，可直接通过显示按键单元来操作，同时按键功能取代了HART的现场设定操作，使操作更加方便，在单片机处理单元连接有通信单元接口，因而可以与上位PC机通信，而且还可以扩展成RS485网络，显然，本方案中没有了A/D、D/A以及HART芯片，这样降低了成本，简化了结构，保证了可靠性。
本实用新型的优点是不容易受温度的影响，工作稳定，使用元件少，结构简单，成本低，抗干扰能力强，可靠性好。
四
图1是本实用新型的原理框图；图2是本实用新型的电路图。
五具体实施方式
从图1、图2可知本实用新型主要由信号转换电路、单片机处理单元、电流控制电路、显示按键单元、通信单元组成，其特征在于单片机处理单元直接接受信号转换电路的输出信号，单片机处理单元将数据信号分别传输到电流控制电路和显示按键单元，单片机处理单元与通信单元之间传输信号。
从图2可知信号转换电路由芯片MAXICM7556，电阻R22、R23，电容C12、C13、C14组成，其中电容C12的一端并接芯片MAXICM7556的2脚和6脚以及电阻R22一端，电容C12的另一端接传感器；电容C13的一端并接芯片MAXICM7556的8脚和12脚以及电阻R23一端；电容C14的一端并接芯片MAXICM7556的1脚、7脚以及13脚，电容C14的另一端接地；电阻R22的另一端并接芯片MAXICM7556的5脚和芯片MSP430F135的14脚；电阻R23的另一端并接芯片MAXICM7556的9脚和芯片MSP430F135的15脚。
从图2也可知电流控制电路由运算放大器OP496，三极管P1，三极管N1、N2以及芯片SA57000组成，其中运算放大器OP496的输出端通过电阻R11与三极管P1的基极连接，运算放大器OP496的反相输入端通过电阻R21与芯片SA57000的使能端连接，运算放大器OP496的同相输入端并接有后一个运算放大器OP496的反相输入端和输出端以及芯片SA57000的使能端和输入端；三极管P1的集电极并接三极管P1的基极和芯片SA57000的输出端，三极管P1的发射极连接三极管N2的基极；三极管N2的集电极连接三极管N1的发射极，三极管N2的发射极并接三极管N1的集电极和芯片SA57000的使能端；三极管N1的基极通过电阻R8接地。
从图2还可知单片机处理单元采用的是MSP430F135芯片，其中MSP430F135芯片的33、32、46、45、44、24、23、22、21、20脚分别对应连接显示按键单元接口J1的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10脚。
从图2进一步可知显示按键单元和通信单元在同一接口J1上，芯片IC5是看门狗芯片，其目的是提高抗干扰能力，提高可靠性。
本实用新型的工作原理是信号转换电路中电阻R22、电阻R23、电容C12、电容C13构成RC振荡器输出方波信号，方波信号直接输入到单片机处理单元中的MSP430F135芯片，MSP430F135芯片将输入信号经计算得出频率差，即是电容差的函数，此计算出的数据信号采用PWM(脉宽)方式输出到电流控制单元，其精度由MCU的性能决定，然后在电流控制单元的电阻中测量出其输出的电流值，从而得到测量结果。
权利要求1.一种数字化电容压力差压变送器，包括信号转换电路、单片机处理单元，其特征在于单片机处理单元直接接受信号转换电路的输出信号，单片机处理单元将数据信号分别传输到电流控制电路和显示按键单元，单片机处理单元与通信单元之间传输信号。
2.根据权利要求1所述的数字化电容压力差压变送器，其特征在于信号转换电路由芯片MAXICM7556，电阻R22、R23，电容C12、C13、C14组成，其中电容C12的一端并接芯片MAXICM7556的2脚和6脚以及电阻R22一端，电容C12的另一端接传感器；电容C13的一端并接芯片MAXICM7556的8脚和12脚以及电阻R23一端；电容C14的一端并接芯片MAXICM7556的1脚、7脚以及13脚，电容C14的另一端接地；电阻R22的另一端并接芯片MAXICM7556的5脚和芯片MSP430F135的14脚；电阻R23的另一端并接芯片MAXICM7556的9脚和芯片MSP430F135的15脚。
3.根据权利要求1所述的数字化电容压力差压变送器，其特征在于电流控制电路由运算放大器OP496，三极管P1，三极管N1、N2以及芯片SA57000组成，其中运算放大器OP496的输出端通过电阻R11与三极管P1的基极连接，运算放大器OP496的反相输入端通过电阻R21与芯片8A57000的使能端连接，运算放大器OP496的同相输入端并接有后一个运算放大器OP496的反相输入端和输出端以及芯片SA57000的使能端和输入端；三极管P1的集电极并接三极管P1的基极和芯片SA57000的输出端，三极管P1的发射极连接三极管N2的基极；三极管N2的集电极连接三极管N1的发射极，三极管N2的发射极并接三极管N1的集电极和芯片SA57000的使能端；三极管N1的基极通过电阻R8接地。
4.根据权利要求1或2所述的数字化电容压力差压变送器，其特征在于单片机处理单元采用的是MSP430F135芯片，其中MSP430F135芯片的33、32、46、45、44、24、23、22、21、20脚分别对应连接显示按键单元接口J1的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10脚。
专利摘要一种数字化电容压力差压变送器，主要由信号转换电路、单片机处理单元、电流控制电路、显示按键单元、通信单元组成，其特征在于单片机处理单元直接接受信号转换电路的输出信号，单片机处理单元将数据信号分别传输到电流控制电路和显示按键单元，单片机处理单元与通信单元之间传输信号。本实用新型不容易受温度的影响，工作稳定，使用元件少，结构简单，成本低，抗干扰能力强，可靠性好。
文档编号G01L13/06GK2699270SQ20042003365
公开日2005年5月11日 申请日期2004年5月18日 优先权日2004年5月18日
发明者杨劲松, 刘庆, 唐田 申请人:重庆市伟岸测器制造有限公司