智能型温度变送器的制作方法

本实用新型涉及温度测量设备技术领域，尤其涉及一种小型化的智能型温度变送器。

背景技术：

温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。目前，温度变送器与工业热电偶、热电阻配套使用，它采用二线制传输方式(两根导线作为电源输入和信号输出的公用传输线)。将工业热电偶、热电阻信号转换成与输入信号或与温度信号成线性的4-20mA、0-10mA的输出信号。然而，现有的二线制温度变送器采用分立器件进行搭建，其结构复杂度高、维护难度及成本高，且测温精度低。另外，随着物联网技术的不断发展与更新，越来越多的要求前端温度采集设备能够联网使用，从而实现具有控温要求的产品生产线进行自动化、智能化、无人监控的管控。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、体积紧凑、可实现无线远传且低功耗的智能型温度变送器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种智能型温度变送器，该变送器可直接安装在热电偶、热电阻的接线盒内，其包括封装壳体、电路板、LCD显示屏，封装壳体设置为上端开口的U型槽体，槽体中设有安装座，电路板固定安装于安装座上， LCD显示屏固定安装于U型槽体的开口部，LCD显示屏覆盖住U型槽体的开口部，电路板上设有电源电路、温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、4-20mA电流环，电源电路连接4-20mA电流环，电源电路还连接温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、LCD显示屏，温度变换电路的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端连接Hart通信电路、4-20mA电流环，LCD显示屏连接Hart通信电路。

作为本实用新型的一种改进，所述电路板为双面板，电源电路、温度变换电路设置于电路板的背面，微处理器、Hart通信电路、4-20mA电流环设置于电路板的正面，在安装座的底部开设有穿线孔，热电偶、热电阻的电极引出线穿过穿线孔连接至温度变换电路的输入端。

作为本实用新型的一种改进， 所述电源电路为电压转换电路，电压转换电路的电源端连接锂电池，电压转换电路的输入端连接4-20mA电流环，电压转换电路的输出端连接温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、LCD显示屏。

作为本实用新型的一种改进，所述温度变换电路包括顺次相连的隔离模块、稳压滤波模块、运算放大模块和非线性校正模块，所述微处理器包括MCU、存储器、D/A模块， MCU的信号输入端连接非线性校正模块，存储器连接MCU，4-20mA电流环通过D/A模块连接MCU的信号输出端，Hart通信电路连接MCU的通信端口。

作为本实用新型的一种改进，所述隔离模块采用型号为ADuM144x的数字隔离器，ADuM144x是四通道数据隔离器。

作为本实用新型的一种改进， 所述封装壳体采用绝缘性能高的热缩管制作而成，在穿线孔中以及在LCD显示屏与U型槽体的开口部之间均设有硅橡胶密封垫圈，并在封装壳体的内腔中填充有硅橡胶或环氧树脂胶进行密封。

作为本实用新型的一种改进， 所述MCU采用TI公司的超低功耗单片机MSP430F147。

作为本实用新型的一种改进， 所述Hart通信电路采用型号为HT3012的Hart调制解调器，其集成了HT2012调制解调器、D/A转换模块、一个浮点运算协处理器以及LCD控制器。

相对于现有技术，本实用新型的智能型温度变送器的整体结构设计巧妙，结构合理稳定，体积紧凑，制造成本低，且易于安装使用，可实现温度数据的无线远传功能，且功耗低，使用寿命长，该变送器的结构简单可靠，体积紧凑且抗震性及抗干扰性能强，可直接安装在热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构。并可通过Hart通信电路一方面对经过微处理器处理后的温度数据进行无线传送至远端的上位机工控系统，另一方面可通过Hart手持器和PC机对信号转换器的型号、分度号、量程进行远程信息管理、组态、变量监测、校准和维护功能。它作为新一代测温仪表可广泛应用与冶金、石油、化工、电力、轻工、纺织、食品、国防以及科研等工业部门。

附图说明

图1为本实用新型所提出的智能型温度变送器的结构示意图。

图2为本实用新型所提出的智能型温度变送器的电路框图。

图中：1-壳体，2-电路板，3- LCD显示屏，4-安装座，5-穿线孔，6-硅橡胶密封垫圈，7-硅橡胶或环氧树脂胶。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。

如图1-2所示，一种智能型温度变送器，其包括封装壳体1、电路板2、LCD显示屏3，封装壳体1设置为上端开口的U型槽体，槽体中设有安装座4，电路板2固定安装于安装座4上，安装座4能够提高电路板2的抗震性能，确保电路板2始终工作于最佳的工作状态。LCD显示屏3固定安装于U型槽体的开口部，LCD显示屏3覆盖住U型槽体的开口部，封装壳体1和LCD显示屏3形成密封的腔体，对电路板2实现进一步的隔水、隔热及绝缘保护。电路板2上设有电源电路、温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、4-20mA电流环，电源电路连接4-20mA电流环，通过4-20mA电流环获取需要的供电电压，电源电路还连接温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、LCD显示屏3，电源电路从4-20mA电流环获取的供电电压分别满足温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、LCD显示屏3的工作电源要求。温度变换电路的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端连接Hart通信电路、4-20mA电流环，LCD显示屏3连接Hart通信电路。该变送器的结构简单可靠，体积紧凑且抗震性及抗干扰性能强，可直接安装在热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构。并可通过Hart通信电路一方面对经过微处理器处理后的温度数据进行无线传送至远端的上位机工控系统，另一方面可通过Hart手持器和PC机对信号转换器的型号、分度号、量程进行远程信息管理、组态、变量监测、校准和维护功能。它作为新一代测温仪表可广泛应用与冶金、石油、化工、电力、轻工、纺织、食品、国防以及科研等工业部门。

进一步地，所述封装壳体1采用绝缘性能高的热缩管制作而成，在穿线孔5中以及在LCD显示屏3与U型槽体的开口部之间均设有硅橡胶密封垫圈6，并在封装壳体1的内腔中填充有硅橡胶或环氧树脂胶7进行密封，抗震性及耐湿度性能佳。

更进一步地，所述电路板2为双面板，电源电路、温度变换电路设置于电路板2的背面，微处理器、Hart通信电路、4-20mA电流环设置于电路板2的正面，在安装座4的底部开设有穿线孔5，热电偶、热电阻的电极引出线穿过穿线孔5连接至温度变换电路的输入端。

更进一步地，所述电源电路为电压转换电路，电压转换电路的电源端连接锂电池，电压转换电路的输入端连接4-20mA电流环，电压转换电路的输出端连接温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、LCD显示屏3。所述电压转换电路可将4-20mA电流环转换成+2.5V至+5V的供电电压，分别为温度变换电路、微处理器、Hart通信电路、LCD显示屏3提供电源。

更进一步地，所述温度变换电路包括顺次相连的隔离模块、稳压滤波模块、运算放大模块和非线性校正模块，所述隔离模块采用型号为ADuM144x的数字隔离器，ADuM144x是四通道数据隔离器，其工作电压范围为2.25 V至3.6 V，电压为2.5 V时静态电源电流小于每通道5 μA，速率为2 Mbps时电源电流小于每通道380 μA，另外，省电模式可将电流水平降低至每通道0.1 μA，使得整个隔离器的总功率仅为1 μW，其隔离额定值达2.5 kV rms。稳压滤波模块采用全桥稳压结构结合RC滤波，可实现信号的连续稳定输入。非线性校正模块采用正反馈方式校正。

更进一步地，所述微处理器包括MCU、存储器、D/A模块， MCU的信号输入端连接非线性校正模块，存储器连接MCU，4-20mA电流环通过D/A模块连接MCU的信号输出端，Hart通信电路连接MCU的通信端口。优选的，A/D模块采用低功耗且高精度的MAX1400实现。

更进一步地，所述MCU采用TI公司的超低功耗单片机MSP430F147，该单片机超低功耗，具有1KB的内置SRAM及32KB的FLASH程序存储器，并且具有多通道12位A/D转换器及2个可分别配置为SPI接口或UART接口的通用同步异步串行接口。并且该单片机内部还具有上电复位和看门狗电路，无需外接复位电路和看门狗电路，能够有效缩小电路板2的整体体积。

更进一步地，所述Hart通信电路采用型号为HT3012的Hart调制解调器，其集成了HT2012调制解调器、D/A转换模块、一个浮点运算协处理器以及LCD控制器，选用它实现Hart通信协议，无需外接D/A转换电路，并能通过其内置的LCD控制器实现对LCD显示屏3的显示控制，具有低功耗、低成本及高性能等优点，并且其集成度高，在简化电路设计的同时也有效缩短了开发周期。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。