專利名稱：一種現(xiàn)場總線式溫度測控模塊輸入信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
衣發(fā)明涉及一種溫度傳感器的輸入信號處理方法，該方法可以應(yīng)用于熱電 偶、熱電阻溫度傳感器的信號處理，也可適用于()-5V電壓信號'4--20mA電流 信號的處理,，
背景技術(shù)：
在工業(yè)過程控制中，依據(jù)被測f以及測控性能要求的不W,可能使用多種 不同的溫度傳感器，傳感器可能直接接到總線式溫度過程控制模塊上，也可能 通過變送器變換成0-5V或4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號后再送到溫度控制模塊上。當(dāng)前 的過程控制 一般希望通過軟件來對系統(tǒng)中的各功能模塊進(jìn)行配置和組態(tài)，構(gòu)成 所需要的過程控制系統(tǒng)，為了適應(yīng)不同的傳感器和輸入信號，通常利用手工改 變跳線開關(guān)的狀態(tài)，或者選擇特不同的測控模塊來適應(yīng)不同的傳感器或輸入信 號源，這種手動跳線的方法給系統(tǒng)配置帶來不便'，
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種現(xiàn)場總線式溫度測控模塊輸入信號處理方法。基于微處理 器可由軟件配置輸入接口電^備，通過軟件配置可分別適用于熱電偶、熱電阻、
電壓源、電流源信號#r入。
(1 )接口電路由單片機(jī)、恒流源II和12、低導(dǎo)通電阻電子開關(guān)SW1 ~ SW5、 可程控量程AD變換器和相應(yīng)的電阻電容網(wǎng)絡(luò)、RS485通信接口構(gòu)成，每一種不 同的輸入信號都有一個特定配置編碼，單片機(jī)依據(jù)配置信息通過控制信號Sl、 S2、 S3、 S4、 S5控制電子開關(guān)SW1、 SW2、 SW3、 SW4、 SW5的通斷狀態(tài)來構(gòu)成不 問輸入信號的輸入接口電路；
(2 )熱電偶使用兩線制接口 ，熱電偶利用JP-1和JP-2接入，單片機(jī)控 制使電子開關(guān)SW2、 SW3、 SW4斷開，構(gòu)成熱電偶輸入接口；在正常溫度檢測時 SW1和SW5斷開，熱電偶信號送具有程控增益放大器的A:D接口電路；單片機(jī)通 過控制使SW1和SW5閉合利用AI)的過量程信號實(shí)現(xiàn)熱電偶斷線檢測；
(3)熱電阻使用三線制接口，熱電阻Rt.通過JP-1、 JP-2、 JP-3接入、 單片機(jī)控制使電子開關(guān)SW3和SW5斷開，構(gòu)成熱電阻輸入接口；正常溫度檢測 時單片機(jī)輸出控制信號SI =S2=1、 S4^使SW1和SW2閉合、SW4斷開，由恒流
3源11、 12,電阻R1、 Rt構(gòu)成測量電橋進(jìn)行溫度檢測，輸出信號送到具有程控 增益放大器的AD電路；單片機(jī)通過輸出控制信號Sl、 S2、 S4分別控制SW1、 SW2、 SW4的不同通斷組合并利用AD的過量程信號實(shí)現(xiàn)對熱電阻的斷線檢測；
(4) 電壓源V使用兩線制接口，通過JP-1、 JP--2接入，單片機(jī)控制使電 子開關(guān)S2 = S3=S5 = 0、 S4:1使SW2、 SW3、 SW5斷開、SW4導(dǎo)通,構(gòu)成電壓輸入 接口電路；正常測量時SW1斷開，輸入電壓信號送到具有程控放大器的yU)電 路；單片機(jī)通過輸出控制信號S1-1使SW導(dǎo)通并利用AD的過量程信號實(shí)現(xiàn)電 壓輸入信號斷線檢測；
(5) 電流源I使用兩線制接口，通過JP-1、 JP-2接入，單片機(jī)控制電子 開關(guān)SW1、 SW2、 SW5斷開，SW3、 SW4導(dǎo)通,構(gòu)成電流輸入接口電路，輸入電流 信號經(jīng)電阻R3轉(zhuǎn)換成電壓信號后送具有程控放大的AD電路。
本發(fā)明給出的傳感器輸入信號處理電路通過配置軟件自動適應(yīng)傳感器，同 時具有傳感器斷線自動檢測功能。
圖1為本發(fā)明具有斷線自動檢測功能的兩線制熱電偶輸入接口電路。 圖2為本發(fā)明的具有斷線自動檢測功能的三線制熱電阻輸入接口電路。 圖3為本發(fā)明0--5V電壓信號輸入接口電路。 圖4為本發(fā)明4一20mA電流信號輸入接口電路,， 圖5為本發(fā)明復(fù)合型輸入接口及控制與AD轉(zhuǎn)換接口電路。 圖6為本發(fā)明恒流源電路。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
實(shí)例如圖5所示，恒流源如圖6所示。電子開關(guān)SW1 ~ SW4使用高電壓低 導(dǎo)通電阻型電子開關(guān)，單片機(jī)使用AT89C52 (或C8551F02) )， AD變換器使用內(nèi) 部帶量程控制的16位厶-E型串行接口 AD變換器CS552 3，具有 25nW， 55mV, 100mV, IV， 2. 5V, 5V六個量程，只要寫入相應(yīng)的量程選4奪控制字就可 選擇所需要的量程，轉(zhuǎn)換結(jié)果具有超量程標(biāo)志。單片機(jī)通過P31. 5 ~ PI. 7， P2.() 模擬SPI.接口信號向AD寫配置(控制)信息并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。
(1 )熱電偶使用兩線制4喜口 ，熱電偶利用]P-1和JP-2接入，單片機(jī)輸 出控制信號S2-S3-S4-0使電子開關(guān)SW2、 SW3、 SW4斷開，構(gòu)成圖1所示熱 電偶輸入接口；在正常溫度檢測時，控制信號S1=0， S5=(),電子開關(guān)SW1和SW5斷開，熱電偶信號送到具有程控增益放大器的AD接口電路；每間隔1分鐘進(jìn) 行一次電偶斷線檢測，這時單片機(jī)輸出控制信號Sl = l、 S5=l,使SW1和SW; 閉合，通過A[)的過量程信號實(shí)現(xiàn)熱電偶斷線檢測；
(2 )熱電阻使用三線制接口 ,熱電阻Rt通過JP-1 、 JP -2 、 JP-3接入， #片機(jī)輸出控制信號S3=S5 =()，使SW3和SW5斷開，構(gòu)成閨2所示的熱電阻榆 入接口；正常溫度檢測時單片機(jī)輸出控制信號SI =S2 = 1、 S")使SW1和SW2 閉合、SW4斷開，由恒流源II、 12，電阻R1、 Rt構(gòu)成測量電橋進(jìn)行溫度檢測， 電橋輸出信號送到具有程控增益放大器的AD電路；每間隔]分鐘進(jìn)行一次電 阻斷線檢測，這時單片機(jī)輸出控制信號Sl、 S2、 S4，分別控釗SW1、 SW2、 SW4 通斷的不同組合，通過AD變換的過量程信號實(shí)現(xiàn)熱電偶斷線檢測；
(3) 電壓源V使用兩線制接口，通過JP-1、 JP-2接入，單片機(jī)輸出控制 信號S2 = S3-S5 - 0、 S44使SW2、 SW3、 SW5斷開、SW4導(dǎo)通，構(gòu)成圖3所示的 電壓輸入接口電路；正常測量時SW1斷開，輸入電壓信號送程控放大器及AD 變換器；每間隔1分鐘進(jìn)行一次斷線檢測，這時單片機(jī)輸出控制信號S) =H使 SW1導(dǎo)通，通過AD變換器的過量程信號實(shí)現(xiàn)電壓輸入信號斷線檢測；
(4) 電流源工使用兩線制接口，通過JP-1、 JP-2接入,，單片機(jī)恒定輸出 控制信號Sl-S2:S5-0、 S3=S4=1，使SW1、 SW2、 SW5斷開、SW3、 SW4導(dǎo)通， 構(gòu)成圖4所示的電流輸入接口電路，輸入電流信號經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號 后送程控放大器及AD變換器；
(5 )單片機(jī)通過SP1或利用單片機(jī)的通用I/O端口模擬SPI接口進(jìn)行AD 轉(zhuǎn)換控制和讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，利用RS485接口接收配置信息和傳送AD轉(zhuǎn)換結(jié) 果。
權(quán)利要求
1. 一種現(xiàn)場總線式溫度測控模塊輸入信號處理方法，其特征在于(1)接口電路由單片機(jī)、恒流源I1和I2、低導(dǎo)通電阻電子開關(guān)SW1～SW5、可程控量程AD變換器和相應(yīng)的電阻電容網(wǎng)絡(luò)、RS485通信接口構(gòu)成，每一種不同的輸入信號都有一個特定配置編碼，單片機(jī)依據(jù)配置信息通過控制信號S1、S2、S3、S4、S5控制電子開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4、SW5的通斷狀態(tài)來構(gòu)成不同輸入信號的輸入接口電路；(2)熱電偶使用兩線制接口，熱電偶利用JP-1和JP-2接入，單片機(jī)控制使電子開關(guān)SW2、SW3、SW4斷開，構(gòu)成熱電偶輸入接口；在正常溫度檢測時SW1和SW5斷開，熱電偶信號送具有程控增益放大器的AD接口電路；單片機(jī)通過控制使SW1和SW5閉合利用AD的過量程信號實(shí)現(xiàn)熱電偶斷線檢測；(3)熱電阻使用三線制接口，熱電阻Rt通過JP-1、JP-2、JP-3接入，單片機(jī)控制使電子開關(guān)SW3和SW5斷開，構(gòu)成熱電阻輸入接口；正常溫度檢測時單片機(jī)輸出控制信號S1＝S2＝1、S4＝0使SW1和SW2閉合、SW4斷開，由恒流源I1、I2，電阻R1、Rt構(gòu)成測量電橋進(jìn)行溫度檢測，輸出信號送到具有程控增益放大器的AD電路；單片機(jī)通過輸出控制信號S1、S2、S4分別控制SW1、SW2、SW4的不同通斷組合并利用AD的過量程信號實(shí)現(xiàn)對熱電阻的斷線檢測；(4)電壓源V使用兩線制接口，通過JP-1、JP-2接入，單片機(jī)控制使電子開關(guān)S2＝S3＝S5＝0、S4＝1使SW2、SW3、SW5斷開、SW4導(dǎo)通，構(gòu)成電壓輸入接口電路；正常測量時SW1斷開，輸入電壓信號送到具有程控放大器的AD電路；單片機(jī)通過輸出控制信號S1＝1使SW導(dǎo)通并利用AD的過量程信號實(shí)現(xiàn)電壓輸入信號斷線檢測；(5)電流源I使用兩線制接口，通過JP-1、JP--2接入，單片機(jī)控制電子開關(guān)SW1、SW2、SW5斷開，SW3、SW4導(dǎo)通，構(gòu)成電流輸入接口電路，輸入電流信號經(jīng)電阻R3轉(zhuǎn)換成電壓信號后送具有程控放大的AD電路。
全文摘要
本發(fā)明公開一種現(xiàn)場總線式溫度測控模塊輸入信號處理方法。1.主要由單片機(jī)、恒流源I1和I2、電子開關(guān)SW1～SW5、AD變換電路、RS485接口構(gòu)成，每種輸入信號都分配一個配置編碼，單片機(jī)接收配置命令，控制電子開關(guān)的通斷組合構(gòu)成對應(yīng)輸入信號的接口電路；2.熱電偶用兩線制接口，溫度檢測時SW1-SW5斷開，單片機(jī)通過控制SW1和SW5閉合，利用AD過量程信號實(shí)現(xiàn)熱電偶斷線檢測；3.熱電阻用三線制接口，溫度檢測時SW1、SW2閉合其它電子開關(guān)斷開，單片機(jī)控制SW1-SW5狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對熱電阻R<sub>t</sub>的三線進(jìn)行斷線檢測；4.電壓源V用兩線制接口，正常檢測全部電子開關(guān)斷開，單片機(jī)通過控制SW1導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)輸入信號斷線檢測；5.電流源I用兩線制接口，SW3、SW4導(dǎo)通其它開關(guān)斷開。
文檔編號G05D23/22GK101504554SQ20091011388
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者張益?zhèn)? 牛秦洲, 蔣存波, 紅 金, 韋武杰 申請人:桂林工學(xué)院