变送器及变送器组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种将传感器测量并输出的各类电量与非电物理量，例如电流 (AD)、电压（VD)、功率（WD)、频率（FD)、温度（TT)、重量（LD)、位置（PT)、压力、转速（RT)、角 度等，转换成可接收的直流模拟量电信号的变送器，更具体的，本实用新型涉及一种使用电 磁共振无线电源的变送器及变送器组。
【背景技术】
[0002] 变送器是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号的转换器。在自动控 制中，信号有如下传输顺序：信号源一传感器一变送器一运算器控制器一执行机构一控制 输出。
[0003] 图1是一种变送器的示例性组装图，变送器10包括壳体101、功能板100、连接器 300、中间塑料盖102、显示板200等。功能板100上的功能板电路110把来自外部传感器 输入的待变送的原始信号转换为可被控制器识别的变送器10的输出信号，功能板100还把 一些信号传送给显示板200。显示板200上的显示板电路210接收该些信号，按预定要求 处理后，显示相关信息。变送器10工作时需要电源，如功能板100上的功能板电路110、显 示板200上的显示板电路210都需要和电源连接，并且常见的连接方式是有线电连接。通 常，显示器200上有4个连接插口可以供连接器300插入，能够实现变送器10在4个方向 的安装（即旋转）。显示板200和功能板100间存在有线电连接以传送电力和信号。在旋 转时，需要调整上述有线电连接中的连接线。连接器300在显示板200上占据一定的空间， 并且这种连接使得变送器10整体并不是很紧凑。如果变送器10旋转时不需要调整电连接 线，而只是相应的旋转具有显示屏的显示板200,安装将更简便，由于没有连接器300,甚至 可以不需要中间塑料盖102,而是直接将显示板200上的螺丝拧入功能板的螺纹中固定。
[0004] 为了对输入信号进行转换和/或显示等，变送器具有一些电路单元，如功能板上 起转换功能的功能板电路、显示板上起显示功能的显示板电路等。在变送器工作时，这些 电路单元需要电源供电。通过电源连接器、连接电缆及电连接接口等，该电源和外部供电系 统（如客户的配电箱）有线电连接，从而获得电力。这种有线电连接的有线电源带来了一 些弊端：1)电源连接器或连接电缆出现缺陷时造成变送器失效或不可靠；2)有线电连接的 连接处的带电导体在危险环境打火花，带来危险；3)在同时给多台变送器供电时，必须使 每台变送器都和外部供电系统有线电连接；4)对于图1中有显示板的变送器，显示板和功 能板有线电连接，如电源线、信号线（在本实用新型中，信号不同于电源电流，信号可以是 数据信号也可以是控制信号）；所述显示板可以旋转，但是，连接器在显示板上占据一定的 空间，使得这种连接使得变送器整体并不是很紧凑，并且显示板旋转后，需要重新设置电连 接线，操作不便。即变送器的有线供电结构限制了变送器的安装灵活性、便利程度，而且也 使变送器结构复杂、可靠性下降。 【实用新型内容】
[0005] 本部分提供了本公开的总体概述，不是本公开的全部范围或其全部特征的全面公 开。
[0006] 为了克服前述弊端中的至少一个，本实用新型对无线电源的结构进行详细研宄， 设计出适用于变送器的无线电源，其具有可接受的功率传输效率；将该无线电源的源载谐 振电路通过负载谐振电路和电路单元无线电连接。针对变送器自身的特点，该无线电源采 用强耦合电磁共振技术。
[0007] 根据本实用新型的一个实施例，一种变送器包括第一负载谐振电路，及第一用电 单元；其中，该第一用电单元和该第一负载谐振电路有线电连接，该第一负载谐振电路通过 电磁共振耦合，接收高频电磁波，并为该第一用电单元提供电能。
[0008] 根据本实用新型的另一个实施例，一种变送器组包括多个前述的变送器，该变送 器组包括一个源谐振电路，该多个变送器共用该源谐振电路，其中该源谐振电路和为该源 谐振电路输入待无线发射的电能的供电系统有线电连接，并将该待无线发射的电能转换为 高频电磁波并发射。
[0009] 在本文的描述中，信号电流不同于电源电流，信号可以是数据信号也可以是控制 信号，电源为用电单元提供工作所需的电能，为了电路提供了电信号不能被认为是为电路 提供了工作所需的电能；变送器的功能板是指其上具有功能板电路的模块，该功能板电路 把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号。
[0010] 根据本实用新型实施例的变送器安装简单、灵活、方便，并使变送器可靠性提高。 工作时源谐振电路和负载谐振电路的相对位置比较灵活，可实现电能的无线传输；可实现 信号的无线传输；可实现一个源谐振电路给多个负载谐振电路供电；源谐振器和负载谐振 器的尺寸可以不一致；源谐振电路和负载谐振电路之间可以通过中间谐振电路进行能量的 传输从而实现较远距离的无线能量传输；使得显示板可360度旋转工作，选择后，无需调节 电源接线和信号接线；减少了电源连接器或连接电缆，使得由于电源有线电连接造成的变 送器失效减少，使变送器更可靠；减少了由于电源的有线电连接中，在危险环境下，连接处 打火花，使变送器更安全；实现单一电源对多台变送器供电。
【附图说明】
[0011] 这里所描述的图仅针对所选取的实施方案，而非对所有可能的实现方式起说明作 用，并且不是意在限制本公开的范围。
[0012] 图1是一种可选的变送器的示例性组装图；
[0013] 图2是一种可选的本实用新型所述的变送器供电结构示意框图；
[0014] 图3是一种可选的本实用新型所述的变送器结构示意框图；
[0015] 图4是一个源谐振电路为多个变送器无线供电的示意图；
[0016] 图5是一种可选的完整强耦合电磁共振无线电能传输的示意图；
[0017] 图6是使用E类功率放大器的源谐振电路基本原理图；
[0018] 图7是LMC555最大频率输出的电路图；以及
[0019] 图8是电磁共振无线电源的等效互感电路图。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1
[0021] 变送器10包括多个电路单元。如图2所示，在变送器10的供电结构中，包括源谐 振电路50、第一负载谐振电路60,以及和第一负载谐振电路60有线电连接第一用电单元 800。其中，供电系统400和源谐振电路50有线电连接，为源谐振电路50输入待无线发射 的电能。变送器10包括第一用电单元800及第一负载谐振电路60。供电系统400可以是 现有技术中给变送器10供电的任何合适电源，如客户的AC/DC配电柜900 (参见图4)。源 谐振电路50将该待无线发射的电能转换为高频电磁波并发射。第一负载谐振电路60和源 谐振电路50电磁共振耦合，无线接收该高频电磁波，为该用电单元提供工作所需电力。即 第一用电单元800使用的是无线电源，无线电源包括组件：源谐振电路50和第一负载谐振 电路60。从无线供电目的看，源谐振电路50和第一负载谐振电路60选择在壳体101内、壳 体101上、壳体101外配置，都可以实现无线供电。即，源谐振电路50可以不是变送器10的 组件，处于变送器10之外。变送器10可包括壳体101、功能板100、显示板200。优选，源谐 振电路50设置在功能板100上，第一负载谐振电路60设置在显示板200上。通过使用无 线电源，变送器的电路单元可不和供电系统直接有线电连接，变送器安装简单、灵活、方便， 并使变送器可靠性提高，避免了在危险环境下，使用有线电源时，连接处打火花的问题。
[0022] 实施例2
[0023] 对于实施例1中的第一用电单元800,可以是功能板电路110或显示板电路 210(可参考图3)，或者是变送器10内的其它电路单元。其中，变送器10包括壳体101、功 能板100、显示板200。功能板100上具有功能板电路110,其中功能板电路110把传感器的 输出信号转变为可被控制器识别的信号。显示板200具有起显示功能的显示板电路210。
[0024] 可选的，显示板200上有第一负载谐振电路60,第一负载谐振电路60和显示板电 路210有线电连接，为显示板电路210提供电能；源谐振电路50在变送器10的功能板100 上，这样，功能板100可以无线给显示板200传输电能，从而使功能板100和显示板200之 间不需要使用用于传输电力的电连接线。
[0025] 多个电路单元中除了第一用电单元800、第一负载谐振电路60,还可包括更多的 用电单元和负载谐振电路，如，多个电路单元可选的还包括第二负载谐振电路及第二用电 单元；其中，第二用电单元是和第二负载谐振电路有线电连接，第二负载谐振电路通过电磁 共振耦合，接收高频电磁波，并为第二用电单元提供电能，即对于第二用电单元而言，该第 二负载谐振电路是电源；第二用电单元是所述变送器的功能板上的功能板电路。例如将第 一用电单元选择为显示板电路210,第二用电单元选择为功能板电路110。
[0026] 实施例3
[0027] 对于实施例2中的方案，为了实现显示板200和功能板100间在无有线电连接的 情况下，显示板200、功能板100间可无线给对方电能（如功能板100给显示板200无线传 输电能），也能从功能板100获得需要显示的数据信号或者控制信号，可以进一步设置收发 器电路。如图3所示，显示板电路210包括显示板无线收发器电路2101，功能板电路110包 括功能板无线收发器电路1101 ;其中，功能板无线收发器电路1101向所述显示板无线收发 器电路2101发送无线信号