電容型安全壓力變送器采集診斷電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電容型安全壓力變送器采集診斷電路，屬于工業(yè)過程控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]安全壓力變送器是一種專門為工作條件苛刻或與安全應(yīng)用相關(guān)而設(shè)計的儀表變送器。采用安全壓力變送器的行業(yè)包括油/氣行業(yè)、石油化工行業(yè)、危險化學(xué)行業(yè)、船舶、電廠、鍋爐控制等工業(yè)領(lǐng)域。此外，還要加上非傳統(tǒng)的安全應(yīng)用領(lǐng)域，該領(lǐng)域一旦發(fā)生安全事故，將嚴(yán)重危及工作人員安全，對社會和企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出一種電容型安全壓力變送器采集診斷電路，為整個變送器安全工作提供了重要保障，提高控制系統(tǒng)安全性和可靠性。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種電容型安全壓力變送器采集診斷電路，包括切換電路、診斷電路；其中，
[0005]所述切換電路，輸出端連接診斷電路，控制端連接到所述診斷電路中的微處理器，用于將壓力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)電容交替與診斷電路相連；
[0006]所述診斷電路，輸入端連接切換電路，分別對電容型壓力傳感器或標(biāo)準(zhǔn)電容進行數(shù)據(jù)采集，將采集數(shù)值與理論值進行比較，并根據(jù)差值與閾值比較，判斷采集電路狀態(tài)。
[0007]所述切換電路包括模擬開關(guān)器件和若干個標(biāo)準(zhǔn)電容，每個所述標(biāo)準(zhǔn)電容連接在所述模擬開關(guān)器件的一個輸入通道；所述模擬開關(guān)器件的其他輸入通道用于連接壓力傳感器的輸出端。
[0008]所述切換電路的模擬開關(guān)器件控制引腳與診斷電路的微控制器相連。
[0009]所述診斷電路包括采集電路、微處理器；
[0010]所述采集電路的輸入端連接所述切換電路的輸出端，用于對電容型壓力傳感器或標(biāo)準(zhǔn)電容進行數(shù)據(jù)采集；
[0011]所述微處理器連接所述采集電路，將采集到的標(biāo)準(zhǔn)電容值與理論值進行比較，若差值超過閾值，則說明采集電路有故障，發(fā)出報警信息；若差值沒有超過閾值，則說明采集電路工作正常。
[0012]本發(fā)明選用若干個標(biāo)準(zhǔn)電容作為采集電路診斷測試點，利用模擬開關(guān)將壓力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)電容按照順序接入診斷電路，將標(biāo)準(zhǔn)電容采集值與理論值進行比較，并根據(jù)差值判斷采集電路工作狀態(tài)，為安全壓力變送器安全工作提供了重要保障，提高其安全性和可靠性，其具有如下優(yōu)點:
[0013]1.電路簡單、穩(wěn)定可靠。電容型安全壓力變送器采集診斷電路主要由標(biāo)準(zhǔn)電容、模擬開關(guān)器件等器件組成，電路結(jié)構(gòu)簡單、硬件成本低，同時可靠性高，易于實現(xiàn)。
[0014]2.通用性強。本發(fā)明通用性強，不僅適用于電容型安全壓力變送器采集電路診斷，而且適用于其它工控設(shè)備電容型采集電路診斷。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的切換電路的實施例電路圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的采集診斷電路工作流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明涉及以下兩項關(guān)鍵技術(shù):
[0020]I)診斷通道切換技術(shù)。本設(shè)計描述的電容型安全壓力變送器采集診斷電路的切換通道，利用模擬開關(guān)芯片，將5個標(biāo)準(zhǔn)電容和壓力傳感器分別接入診斷電路的采集電路。在一個數(shù)據(jù)采集周期需要采集:一次壓力傳感器數(shù)據(jù)、5個標(biāo)準(zhǔn)電容數(shù)據(jù)。利用診斷通道切換技術(shù)，實現(xiàn)采集通道多點診斷提高采集通道診斷覆蓋率，保證采集通道正確性。
[0021]2)采集數(shù)據(jù)診斷技術(shù)。本設(shè)計描述的電容型安全壓力變送器采集診斷電路，首先利用采集電路采集5個標(biāo)準(zhǔn)電容和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，然后微處理器分別將5個標(biāo)準(zhǔn)電容的采集值與理論值進行比較，若5個差值都小于閾值(閾值根據(jù)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)精度要求進行設(shè)置)則說明采集壓力傳感器的數(shù)據(jù)有效，若5個差值其中有一個大于閾值，則說明采集通道產(chǎn)生故障，采集壓力傳感器的數(shù)據(jù)無效。采集數(shù)據(jù)診斷技術(shù)有效地避免安全壓力變送器在采集通道發(fā)生故障時進行錯誤采集，為安全壓力變送器正常工作提供了有力保障，提高系統(tǒng)安全性與可靠性。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明電容型安全壓力變送器采集診斷電路包括:切換電路、診斷電路。
[0023]如圖2所示，電容型安全壓力變送器采集診斷電路的切換電路主要由標(biāo)準(zhǔn)電容和模擬開關(guān)組成。模擬開關(guān)器件74HC4051的E (—)引腳、S O引腳、S I引腳、S 2引腳連接到診斷電路的微控制器的輸出引腳上，決定模擬開關(guān)器件幾號輸入通道與輸出通道相連，即壓力傳感器和5個標(biāo)準(zhǔn)電容按照一定順序連接到診斷電路的采集電路上。模擬開關(guān)器件74HC4051的通道A0、通道Al和通道A2與壓力傳感器相連，模擬開關(guān)器件74HC4051的通道A3與標(biāo)準(zhǔn)電容C2 (電容值為300P)相連，模擬開關(guān)器件74HC4051的通道A4與標(biāo)準(zhǔn)電容C4(電容值為270P)相連，模擬開關(guān)器件74HC4051的通道A5與標(biāo)準(zhǔn)電容C5 (電容值為200P)相連，模擬開關(guān)器件74HC4051的通道A6與標(biāo)準(zhǔn)電容C6 (電容值為150P)相連，模擬開關(guān)器件74HC4051的通道A7與標(biāo)準(zhǔn)電容C7 (電容值為100P)相連。標(biāo)準(zhǔn)電容的電容值需要平均分配到壓力傳感器測量范圍內(nèi)。
[0024]如圖3所示，安全壓力變送器一個采集周期包括壓力傳感器數(shù)據(jù)采集、測試點診斷。診斷電路的微控制器控制切換電路的模擬開關(guān)器件74HC4051的E (—)引腳、S O引腳、S I引腳、S 2引腳，進行壓力傳感器數(shù)據(jù)采集。然后，安全壓力變送器進行測試點診斷。切換電路的模擬開關(guān)器件74HC4051的E (—)引腳為低電平、S O引腳為高電平、S I引腳為高電平、S 2引腳為低電平，模擬開關(guān)器件74HC4051的第三通道與輸出通道相連，診斷電路對標(biāo)準(zhǔn)電容C2進行數(shù)據(jù)采集，診斷電路的微控制器將標(biāo)準(zhǔn)電容C2的采集數(shù)據(jù)與理論值進行比較，若差值超出閾值，則安全壓力變送器一個數(shù)據(jù)采集周期結(jié)束，并將相應(yīng)的報警標(biāo)志位置一，若差值小于閾值，則安全壓力變送器進行下一個標(biāo)準(zhǔn)電容診斷。切換電路的模擬開關(guān)器件74HC4051的E (—)引腳為低電平、S O引腳為低電平、S I引腳為低電平、S 2引腳為高電平，模擬開關(guān)器件74HC4051的第四通道與輸出通道相連，診斷電路對標(biāo)準(zhǔn)電容C4進行數(shù)據(jù)采集，診斷電路的微控制器將標(biāo)準(zhǔn)電容C4的采集數(shù)據(jù)與理論值進行比較，若差值超出閾值，則安全壓力變送器一個數(shù)據(jù)采集周期結(jié)束，并將相應(yīng)的報警標(biāo)志位置一，若差值小于閾值，則安全壓力變送器進行下一個標(biāo)準(zhǔn)電容診斷。切換電路的模擬開關(guān)器件74HC4051的E (—)引腳為低電平、S O引腳為高電平、S I引腳為低電平、S 2引腳為高電平，模擬開關(guān)器件74HC4051的第五通道與輸出通道相連，診斷電路對標(biāo)準(zhǔn)電容C5進行數(shù)據(jù)采集，診斷電路的微控制器將標(biāo)準(zhǔn)電容C5的采集數(shù)據(jù)與理論值進行比較，若差值超出閾值，則安全壓力變送器一個數(shù)據(jù)采集周期結(jié)束，并將相應(yīng)的報警標(biāo)志位置一，若差值小于閾值，則安全壓力變送器進行下一個標(biāo)準(zhǔn)電容診斷。切換電路的模擬開關(guān)器件74HC4051的E(-)引腳為低電平、S O引腳為低電平、S I引腳為高電平、S 2引腳為高電平，模擬開關(guān)器件74HC4051的第六通道與輸出通道相連，診斷電路對標(biāo)準(zhǔn)電容C6進行數(shù)據(jù)采集，診斷電路的微控制器將標(biāo)準(zhǔn)電容C6的采集數(shù)據(jù)與理論值進行比較，若差值超出閾值，則安全壓力變送器一個數(shù)據(jù)采集周期結(jié)束，并將相應(yīng)的報警標(biāo)志位置一，若差值小于閾值，則安全壓力變送器進行下一個標(biāo)準(zhǔn)電容診斷。切換電路的模擬開關(guān)器件74HC4051的E (—)引腳為低電平、S O引腳為高電平、S I引腳為高電平、S 2引腳為高電平，模擬開關(guān)器件74HC4051的第七通道與輸出通道相連，診斷電路對標(biāo)準(zhǔn)電容C7進行數(shù)據(jù)采集，診斷電路的微控制器將標(biāo)準(zhǔn)電容C7的采集數(shù)據(jù)與理論值進行比較，若差值超出閾值，則安全壓力變送器一個數(shù)據(jù)采集周期結(jié)束，并將相應(yīng)的報警標(biāo)志位置一，若差值小于閾值，則安全壓力變送器采集壓力傳感器數(shù)據(jù)有效，進行下一個采集周期。
【主權(quán)項】
1.一種電容型安全壓力變送器采集診斷電路，其特征在于，包括切換電路、診斷電路；其中， 所述切換電路，輸出端連接診斷電路，控制端連接到所述診斷電路中的微處理器，用于將壓力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)電容交替與診斷電路相連； 所述診斷電路，輸入端連接切換電路，分別對電容型壓力傳感器或標(biāo)準(zhǔn)電容進行數(shù)據(jù)采集，將采集數(shù)值與理論值進行比較，并根據(jù)差值與閾值比較，判斷采集電路狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容型安全壓力變送器采集診斷電路，其特征在于，所述切換電路包括模擬開關(guān)器件和若干個標(biāo)準(zhǔn)電容，每個所述標(biāo)準(zhǔn)電容連接在所述模擬開關(guān)器件的一個輸入通道；所述模擬開關(guān)器件的其他輸入通道用于連接壓力傳感器的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容型安全壓力變送器采集診斷電路，其特征在于，所述切換電路的模擬開關(guān)器件控制引腳與診斷電路的微控制器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容型安全壓力變送器采集診斷電路，其特征在于，所述診斷電路包括采集電路、微處理器； 所述采集電路的輸入端連接所述切換電路的輸出端，用于對電容型壓力傳感器或標(biāo)準(zhǔn)電容進行數(shù)據(jù)采集； 所述微處理器連接所述采集電路，將采集到的標(biāo)準(zhǔn)電容值與理論值進行比較，若差值超過閾值，則說明采集電路有故障，發(fā)出報警信息；若差值沒有超過閾值，則說明采集電路工作正常。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電容型安全壓力變送器采集診斷電路。本發(fā)明包括切換電路、診斷電路；其中，所述切換電路，輸出端連接診斷電路，控制端連接到所述診斷電路中的微處理器，用于將壓力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)電容交替與診斷電路相連；所述診斷電路，輸入端連接切換電路，分別對電容型壓力傳感器或標(biāo)準(zhǔn)電容進行數(shù)據(jù)采集，將采集數(shù)值與理論值進行比較，并根據(jù)差值與閾值比較，判斷采集電路狀態(tài)。本發(fā)明利用切換電路的模擬開關(guān)，將標(biāo)準(zhǔn)電容周期性地與診斷電路的采集電路相連，診斷電路將采集數(shù)值與理論值進行比較，若差值超過閾值，則說明采集電路出現(xiàn)故障，若差值在閾值范圍內(nèi)，則說明采集電路正常工作。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性強和穩(wěn)定可靠等特點。
【IPC分類】G01L27-00
【公開號】CN104729794
【申請?zhí)枴緾N201310724048
【發(fā)明人】徐皚冬, 王志平, 宋巖, 閆炳均, 王鍇
【申請人】中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月24日