A/D转换器内；所述第一处理芯片连接所述A/D转换器的输出端，集成有所述第二 A/D采样器1112及信号比较器1113。
[0037]所述第一处理芯片可为单片机(MCUl)，所述第一诊断电路111对所述第一处理芯片诊断，包括:单片机RAM的诊断、单片机FLASH的诊断、单片机堆栈的诊断、单片机的基本功能寄存器的诊断、单片机的程序计数器的诊断、单片机的堆栈指针的诊断、单片机的时钟诊断、及单片机的通讯的诊断。
[0038]所述信号输出电路12，连接所述信号输入采样电路11的输出端，用于在所述系统无故障的情况下输出正常工作电流值范围内的电流来传递信号，并用于在接收到所述故障信号时，输出小于故障理论值的电流；可选的，为了同时侦测信号输出电路12本身是否存在故障，所述信号输出电路12包括:第二诊断电路；所述第二诊断电路包括第三A/D采样器，所述第三A/D采样器用于对所述输出电流采样。
[0039]在一具体实施例中，所述信号输出电路12包括第二处理芯片及连接所述第二处理芯片输出端的D/A转换器，所述D/A的输出端输出所述输出电流；所述第三A/D采样器集成于所述第二处理芯片；可选的，所述第二处理芯片为单片机(MCU2)，所述第二诊断电路对所述第二处理芯片诊断，包括:单片机RAM的诊断、单片机FLASH的诊断、单片机堆栈的诊断、单片机的基本功能寄存器的诊断、单片机的程序计数器的诊断、单片机的堆栈指针的诊断、单片机的时钟诊断、及单片机的通讯的诊断。
[0040]所述HART通讯电路13，连接所述信号输出电路12的输出端，用于将所述信号输出电路12的输出电流经调制及解调后输出。可选的，所述HART通讯电路13，连接所述第二处理芯片，并对输出信号进行传输。
[0041]所述电源模块14，用于对所述信号输入采样电路11和信号输出电路12分线路进行供电。如图4所示所述电源模块14可以将电压经直流转交流转换后分别经相互独立的交流转直流模块而分别对第一处理芯片和第二处理芯片独立供电。
[0042]具体来说，本发明的电路除了常规的温度信号调理、变送输出的功能以及HART信号通讯的功能以外，还实现以下安全指标:HART测量系统I对功能安全功能是输出4?20mA，精度保证5%，当输出电流与对应输入信号相比，偏差超过5%，输出安全电流小于
3.6mA ；2)内部诊断:当系统检测到内部故障时，输出安全电流小于3.6mA ；3)输入监测:输入电路能够监测线路故障，包括断线和短路；输入断路时，输出电流大于21mA ;当输入短路时，输出电流小于3.6mA ；4)输出监测:当输出电路开路时，输出电流小于3.6mA ；
[0043]也就是说，所述正常工作电流值范围为4?20mA，而所述故障理论值为3.6mA,当输出电流小于3.6mA的时候,则可认为系统故障发生。
[0044]所述信号输入采样电路11对现场热电阻、热电偶信号进行测量，请参考上述图不,第一 A/D米样器1111可包含24位高精度运放,现场信号一方面送到第一 A/D米样器1111中进行采样，另一方面通过例如模拟开关控制，送到第二 A/D采样器1112中，第二 A/D采样器1112采样输入信号，单片机第一处理芯片周期性的将第二 A/D采样器1112与第一A/D采样器1111的采样信号进行对比，若偏差超过指标，则产生内部故障；第二 A/D采样器1112还通过分压电阻R71，R72，R73，R74将输入模块各级电压分压后进行采样监控，第一处理芯片可周期性的将采样值与理论值对比。
[0045]需说明的是，上述单片机对信号的例如分时周期性采样或比对处理方式本身为现有技术，屈于本发明在实现HART诊断的技术方案中所利用到的现有技术手段。
[0046]综上所述，本发明提供的一种功能安全型HART测量系统，包括:用于采集温度信号的信号输入采样电路、及连接所述信号输入采样电路的输出端的信号输出电路，其中，所述信号输入采样电路包括第一诊断电路；所述第一诊断电路包括:第一A/D采样器、第二A/D采样器、及信号比较器；所述第一 A/D采样器用于对信号输入采样电路采集的温度信号进行采样并送出第一采样信号至信号比较器，所述第二 A/D采样器还用于采样所述温度信号并生成第二采样信号，所述信号比较器用于比较所述第一采样信号及第二采样信号，在比较超过预设偏差时，输出故障信号，使得所述信号输出电路在接收到所述故障信号时，输出小于故障理论值的电流，从而实现HART测量系统的诊断功能，大大提升设备安全性。
[0047]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所屈技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种功能安全型HART测量系统，其特征在于，包括: 信号输入采样电路，用于采集温度信号；所述信号输入采样电路包括第一诊断电路； 所述第一诊断电路包括:第一 A/D采样器、第二 A/D采样器、及信号比较器；所述第一A/D采样器连接所述第二 A/D采样器，用于对信号输入采样电路采集的温度信号进行采样并送出第一采样信号至信号比较器；所述第二 A/D采样器，也同时采样所述温度信号并生成第二采样信号；所述信号比较器，连接所述第一 A/D采样器、及第二 A/D采样器，用于比较所述第一采样信号及第二采样信号，在比较超过预设偏差时，输出故障信号； 信号输出电路，连接所述信号输入采样电路的输出端，用于在所述系统无故障的情况下输出正常工作电流值范围内的电流来传递信号，并用于在接收到所述故障信号时，输出小于故障理论值的电流； HART通讯电路，连接所述信号输出电路的输出端，用于将所述信号输出电路的输出电流经调制及解调后输出； 电源模块，用于对所述信号输入采样电路和信号输出电路分线路进行供电。2.根据权利要求1所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述第二A/D采样器通过多路复用开关连接至第一 A/D采样器。3.根据权利要求1所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述信号输入采样电路包括: A/D转换器,包括所述第一 A/D米样器； 第一处理芯片，连接所述A/D转换器的输出端，集成有所述第二 A/D采样器及信号比较器。4.根据权利要求3所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述第一处理芯片为单片机，所述第一诊断电路对所述第一处理芯片诊断，包括:单片机RAM的诊断、单片机FLASH的诊断、单片机堆栈的诊断、单片机的基本功能寄存器的诊断、单片机的程序计数器的诊断、单片机的堆栈指针的诊断、单片机的时钟诊断、及单片机的通讯的诊断。5.根据权利要求1所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述信号输出电路包括:第二诊断电路；所述第二诊断电路包括第三A/D采样器，所述第三A/D采样器用于对所述输出电流米样。6.根据权利要求5所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述信号输出电路包括:第二处理芯片及连接所述第二处理芯片输出端的D/A转换器，所述D/A的输出端输出所述输出电流；所述第三A/D采样器集成于所述第二处理芯片。7.根据权利要求6所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述第二处理芯片为单片机，所述第二诊断电路对所述第二处理芯片诊断，包括:单片机RAM的诊断、单片机FLASH的诊断、单片机堆栈的诊断、单片机的基本功能寄存器的诊断、单片机的程序计数器的诊断、单片机的堆栈指针的诊断、单片机的时钟诊断、及单片机的通讯的诊断。8.根据权利要求6所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述HART通讯电路，连接所述第二处理芯片。9.根据权利要求1所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述正常工作电流值范围为4?20mA。10.根据权利要求9所述的功能安全型HART测量系统，其特征在于，所述故障理论值小 于4mA或大于20mA。
【专利摘要】本发明提供的一种功能安全型HART测量系统，包括：用于采集温度信号的信号输入采样电路、及连接信号输入采样电路的输出端的信号输出电路，其中，信号输入采样电路包括第一诊断电路；第一诊断电路包括：第一A/D采样器、第二A/D采样器、及信号比较器；第一A/D采样器用于对信号输入采样电路采集的温度信号进行采样并送出第一采样信号至信号比较器，第二A/D采样器也同时采样温度信号并生成第二采样信号，信号比较器用于比较第一采样信号及第二采样信号，在比较超过预设偏差时，输出故障信号，使得信号输出电路在接收到故障信号时，输出小于故障理论值的电流，从而实现HART测量系统的诊断功能，大大提升设备安全性。
【IPC分类】G01K15/00
【公开号】CN105547523
【申请号】CN201410593160
【发明人】单峻俊, 方袭, 陈出新, 周婷, 王竹平
【申请人】上海辰竹仪表有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年10月29日