专利名称：一种智能压力变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能压力变送器，属于仪器仪表测量技术领域。
背景技术：
压力变送器要求输出工业标准的(T5V电压信号或Γ20πιΑ电流信号，要求和被测压力呈线性关系。电压输出型变送器抗干扰能力较差，线路损耗的破坏，谈不上精度有多高，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备，输出(T5V电压信号不能远传，远传后线路压降大，精度大打折扣。因此本实用新型一种智能压力变送器设计成Γ20πιΑ电流输出型。精度是压阻式压力传感器的最主要的指标。传统的扩散硅压阻式压力传感器其输出值不只决定于输入的压力，还受到环境温度变化的影响，因此存在零点漂移及温度漂移的问题。传统的温度补偿方法采用插值 法、查表法，编程较为复杂。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够克服传统压力变送器存在零点漂移的缺点，并能进行很好的零点补偿特性以及良好的抑制时漂特性的一种智能压力变送器。本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案本实用新型设计了一种智能压力变送器，其中包括压力传感器、信号放大器、A/D转换�？椤⑽⒖刂破�、数字温度传感器、D/A转换�？�、V/I变换模块、显示模块、RS485通讯接口及电源管理模块；所述电源管理�？榈氖涑龆擞胛⒖刂破髁樱⒕晌⒖刂破飨蛘鲋悄苎沽Ρ渌推鞴┑纾凰鲅沽Υ衅鞯氖涑龆肆有藕欧糯笃鞯氖淙攵耍⒔杉降难沽κ葑缪剐藕攀淙胄藕欧糯笃鳎凰鲂藕欧糯笃鞯氖涑龆肆覣/D转换�？榈氖淙攵耍陨鲜鼋邮盏降牡缪剐藕沤蟹糯蠛偷骼恚⒔糯蠛偷髡蟮牡缪剐藕糯渲罙/D转换�？椋凰鯝/D转换�？榈氖涑龆肆游⒖刂破鞯氖淙攵耍郧笆鼋邮盏降姆糯蠛偷髡蟮牡缪剐藕沤心Ｊ唬⒋渲廖⒖刂破鳎凰鍪治露却衅鞯氖涑龆肆游⒖刂破鞯氖淙攵耍⒔杉降奈露刃藕糯涞轿⒖刂破鳎凰鑫⒖刂破鞣直鹆覦/A转换�？�、RS485通讯接口和显示�？榈氖淙攵耍鑫⒖刂破鞫越邮盏降奈露刃藕庞氲缪剐藕沤屑扑悖佣贸鑫露炔钩ズ蟮难沽χ担⒎直鸫渲罝/A转换�？�、RS485通讯接口和显示�？椋蒖S485通讯接口送至外接测试仪表，同时由显示�？榻邢允荆凰鯠/A转换�？榈氖涑龆擞隫/I变换模块的输入端连接，将上述温度补偿后的压力值转换为模拟电压信号，并传输至V/I变换模块；[0012]所述V/I变换�？榻邮丈鲜瞿Ｄ獾缪剐藕牛⒔笆瞿Ｄ獾缪剐藕疟浠晃�20πιΑ电流输出信号。作为本实用新型的一种优化结构所述信号放大器采用芯片INA121。作为本实用新型的一种优化结构所述A/D转换�？椴捎媚Ｊ恍酒珹DC0804。作为本实用新型的一种优化结构所述数字温度传感器采用DS18B20。作为本实用新型的一种优化结构所述微控制器采用ATMEGA128。作为本实用新型的一种优化结构所述D/A转换�？椋捎肨LC5615串行DA芯片。
作为本实用新型的一种优化结构所述RS485通讯接口，选择MAX485专用芯片。本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果I.本实用新型所设计的一种智能压力变送器，克服了传统压力变送器存在零点漂移的缺点，并能进行很好的零点补偿特性以及良好的抑制时漂特性；2.本实用新型所设计的一种智能压力变送器输出标准的Γ20πιΑ电流信号，具有精度高、线性度好、有良好的可靠性、稳定性及较宽温度工作范围和较小的温漂，具有较好的应用前景。
图I为本实用新型所设计的一种智能压力变送器的结构框图；图2为本实用新型所设计的一种智能压力变送器和外接测试仪表的实物接线图；图3为BP神经网络模型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明如图I所示，本实用新型设计了一种智能压力变送器，其中包括压力传感器、信号放大器、A/D转换�？�、微控制器、数字温度传感器、D/A转换�？�、V/I变换�？�、显示模块、RS485通讯接口及电源管理模块；优选的，所述压力传感器采用扩散硅压阻式压力传感器，如麦克公司的MPM280压力传感器，该传感器能够在_40°C 80°C温度范围内使用；优选的，所述信号放大器采用芯片INA121，INA121是一种低功耗、高精度的差压放大器；优选的，A/D转换�？椴捎媚Ｊ恍酒珹DC0804 ；优选的，所述数字温度传感器采用DS18B20，该芯片是单总线数字温度传感器，用它作测温器件，具有设计简便，易实现多点精确测温的优点，并且可以有效减少设计微控制器外围电路的复杂程度；优选的，所述微控制器采用ATMEGA128，该芯片是ATMEL公司的8位单片机中最高配置的一款单片机，应用极其广泛；优选的，所述D/A转换�？椋捎肨LC5615串行DA芯片，它是低功耗10位CMOS电压输出DAC ；优选的，所述V/I变换�？椋捎酶涸毓驳囟咧芕/I变换方式，电路由TI公司的高速低功耗精密运算放大器TLE2012及电阻组成；优选的，所述显示�？椴捎肐XD1602液晶显示屏；优选的，所述RS485通讯接口，选择MAX485专用芯片，MAX485为单电源5V供电，半双工通讯方式，其功能是实现微控制器的TTL电平和RS-485电平的转换。在具体实施方式
中，本实用新型的工作原理为压力传感器采集压力数据，并将压力数据转化为电压信号输入放大器；信号放大器完成对电压信号的放大和调理，并传输至A/D转换�？椋籄/D转换�？槎陨鲜龇糯蠛偷骼砗蟮牡缪剐藕沤心Ｊ唬煌瓿珊蠼獠恐卸希⒖刂破髟谕獠恐卸戏癯绦蛑卸寥∽唤峁晃⒖刂破靼凑帐治露却衅鱀S18B20的工作时序和通信协议采集温度信号，微控制器将采集到的温度值与压力值输入设计好的BP神经网络模型，经过模型计算输出温度补偿后的压力值，并由IXD1602显示测量值；D/A转换�？榻鲜鑫露炔钩ズ蟮难沽χ抵匦伦晃Ｄ獾缪剐藕牛璙/I变换 转换为4 20mA电流输出信号；RS485通讯接口选择专用芯片MAX485，MAX485为单电源5V供电，半双工通讯方式，其功能是实现微控制器的TTL电平和RS-485电平的转换；所述RS485通讯接口为其它智能仪表提供联网通信接口。电源管理�？橛勺ㄓ玫缭葱酒钩桑⒖刂破骷捌渌缏诽峁�5V和3V的电压供电。如图2所示，为压力变送器和外接测试仪表的实物接线图，Γ20πιΑ的电流信号经过采样电阻R完成电流到电压转换，供单片机使用。如图3所示，为神经网络模型，在具体的实施例中，微控制器对压力的温度补偿采取BP神经网络算法BP网络是一种单向传输的多层前馈网络，利用梯度最速下降法，权值沿误差函数的负梯度方向改变，使误差逐步减�。⒈平窍咝院淙氩惆瞬裳軩S18B20测量的环境温度、压力传感器输出的压力值。中间层神经元的传递函数采用S型正切函数，其表达式为
=。可翻中间层_数表达式、
。然后将中间层与输出层的的权值矩阵设为11 ,修正值矩阵为输出层神经元的传递
函数采用S型对数函数，其表达式为= 。可得到输出层的函数表达式
1+^
% =+Mgs喊;通过神经网络训练之后，得到满足控制要求训练的权值以
及修正值，将其连接关系用程序编程，移植到单片机中，完成信号处理需要。在整个系统中微控制器完成的工作主要有上电初始化，A/D，D/A转换与通讯�？榈某跏蓟龋唤形露群脱沽Φ腁/D转换，把温度和压力信号组成二维数组输入到神经网络训练的权值连接中实现信号处理，将信号通过RS485通讯接口发送出去，并通过IXD显示测量压力值；D/A转换后实现模拟量输出。
权利要求1.一种智能压力变送器,其特征在于包括压力传感器、信号放大器、A/D转换�？�、微控制器、数字温度传感器、D/A转换�？�、V/I变换�？�、显示�？�、RS485通讯接口及电源管理�？椋� 所述电源管理�？榈氖涑龆擞胛⒖刂破髁樱⒕晌⒖刂破飨蛘鲋悄苎沽Ρ渌推鞴┑纾� 所述压力传感器的输出端连接信号放大器的输入端，并将采集到的压力数据转化为电压信号输入信号放大器； 所述信号放大器的输出端连接A/D转换�？榈氖淙攵耍陨鲜鼋邮盏降牡缪剐藕沤蟹糯蠛偷骼恚⒔糯蠛偷髡蟮牡缪剐藕糯渲罙/D转换模块； 所述A/D转换�？榈氖涑龆肆游⒖刂破鞯氖淙攵耍郧笆鼋邮盏降姆糯蠛偷髡蟮牡缪剐藕沤心Ｊ唬⒋渲廖⒖刂破鳎� 所述数字温度传感器的输出端连接微控制器的输入端，并将采集到的温度信号传输到微控制器； 所述微控制器分别连接D/A转换�？�、RS485通讯接口和显示�？榈氖淙攵耍鑫⒖刂破鞫越邮盏降奈露刃藕庞氲缪剐藕沤写恚佣贸鑫露炔钩ズ蟮难沽χ担⒎直鸫渲罝/A转换�？�、RS485通讯接口和显示�？椋蒖S485通讯接口送至外接测试仪表，同时由显示�？榻邢允荆� 所述D/A转换�？榈氖涑龆擞隫/I变换�？榈氖淙攵肆樱鲜鑫露炔钩ズ蟮难沽χ底晃Ｄ獾缪剐藕牛⒋渲罺/I变换�？椋� 所述V/I变换�？榻邮丈鲜瞿Ｄ獾缪剐藕牛⒔笆瞿Ｄ獾缪剐藕疟浠晃猺20mA电流输出信号。
2.根据权利要求I所述的一种智能压力变送器，其特征在于所述信号放大器采用芯片 INA121。
3.根据权利要求I所述的一种智能压力变送器，其特征在于所述A/D转换�？椴捎媚Ｊ恍酒珹DC0804。
4.根据权利要求I所述的一种智能压力变送器，其特征在于所述数字温度传感器采用 DS18B20。
5.根据权利要求I所述的一种智能压力变送器，其特征在于所述微控制器采用ATMEGAI28。
6.根据权利要求I所述的一种智能压力变送器，其特征在于所述D/A转换模块，采用TLC5615串行DA芯片。
7.根据权利要求I所述的一种智能压力变送器，其特征在于所述RS485通讯接口，选择MAX485专用芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种智能压力变送器，设有数字温度传感器和压力传感器，能够实时采集温度信号和压力数据，所述压力数据经由A/D转换�？樽缓笥胛露刃藕乓煌渲廖⒖刂破鹘写恚佣迪侄匝沽Υ衅鹘形露炔钩ァ⒘愕闫撇钩ゼ胺窍咝孕Ｕ１臼涤眯滦退杓频囊恢种悄苎沽Ρ渌推髂芄豢朔逞沽Ρ渌推鞔嬖诹愕闫频娜钡悖哂泻芎玫牧愕悴钩ヌ匦砸约傲己玫囊种剖逼匦�。
文档编号G01L19/04GK202522348SQ20122017840
公开日2012年11月7日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者徐华军 申请人:无锡商业职业技术学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
