[实用新型]一种现场仪表自取电式无线适配器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号传输技术，特别涉及一种现场仪表自取电式无线适配器。

背景技术

工业现场仪表输出的信号通常是4-20mA的电流信号，且仪表与控制室之间的距离较远，中控室只能通过有线方式获取仪表的数据，而工业现场设备较多，现场环境较复杂，一旦仪表数量较多时造成布线困难、成本较高。

发明内容

本实用新型是针对工业现场仪表与控制室之间布线混乱，不易维护的问题，提出了一种现场仪表自取电式无线适配器，利用仪表输出的电流信号作为采集和无线适配器电路的能量源，并且也不会给原来的仪表变送信号带来影响，通过设计一种针对4-20mA仪表的取电电路获得一个稳定的电源信号，用来给主控电路供电，完成数据采集和传输，这样就解决了主控电路的供电问题，无需外部布线供电。

本实用新型的技术方案为：一种现场仪表自取电式无线适配器，包括主控MCU、4-20mA现场仪表、取电电路、串口输出模块、液晶显示模块、信号采集模块、本地存储模块、Zigbee无线传输模块。取电电路从4-20mA现场仪表输出的电流信号取电存储，并供给主控MCU作为维持工作的电源，主控MCU控制信号采集电路对现场仪表输出信号进行采集，并将采集信号进行处理后送Zigbee无线传输，主控MCU将仪表变送的传感量和无线适配器的运行参数送液晶显示模块显示，且通过串口输出模块和上位机进行数据交互，以及将采集信号送本地存储模块储存。

所述取电电路包括电流方向控制电路、充电电路、稳压电路、滤波电路，电流方向控制电路为一个整流桥电路，4-20mA现场仪表输出电流信号经过整流桥电路并联到充电电路，给充电电路中超级电容充电，充电电路输出经稳压电路稳压后经π形RC滤波电路滤波后给主控MCU供电。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型现场仪表自取电式无线适配器，无需外部供电，直接通过现场仪表输出的4-20mA储能充电，实现取电，然后对主控电路供电，可完成数据定时采集、传输、存储、显示等功能，解决无线适配器需要外部走线供电的问题，具有数据无线适配器零布线、低功耗等优点。

附图说明

图1为本实用新型现场仪表自取电式无线适配器结构示意图；

图2为本实用新型现场仪表自取电式无线适配器成网络整体架构图。

具体实施方式

如图1所示为现场仪表自取电式无线适配器结构示意图，包括4-20mA现场仪表10、取电电路11（采样电阻12、超级电容13、电压调节器14、电压巡检15）、串口输出模块16、液晶显示模块17、信号采集模块18、本地存储模块19、主控MCU20，以及Zigbee无线传输21。其中，取电电路包括电流方向控制电路、充电电路、稳压电路、滤波电路，这些部分完成主控MCU的电源供电部分，保证无线适配器能够可靠地供电。取电电路11从4-20mA现场仪表10输出的电流信号取电储能，并供给主控MCU20作为维持工作的电源。主控MCU控制信号采集电路18对4-20mA现场仪表输出信号进行采集，并将采集信号进行处理后送Zigbee无线传输21无线输出。

所有的现场仪表通过该无线适配器能够自组网，实现信号采集和传输，无线适配器可以长时间稳定工作且无需外部供电，解决Zigbee数据采集无线传输需更换电池或供电布线的问题。

图2是无线适配器成网络的整体架构，本无线适配器实现将工业现场各个离散仪表组网起来，构成一个无线数据采集网路，实现数据采集和无线传输，并且各个仪表之间可以进行信息传递，所有的仪表数据通过无线网络传送到网关，主机通过网关可以访问到现场层各个仪表的工作状态。

取电电路模块11包括采样电阻12、超级电容13以及电压调节器14等部分，用来充电储能。先采用一块电源芯片并联到4-20mA电路中，通过采样电阻12和电压调节器14等作用动态调节其输出电压，再通过一块升压DC/DC芯片升压到5V给超级电容13充电，并经过一个降压DC/DC芯片降压到3.3V，用来给主控MCU提供一个稳定的电源。

充电电路包含一个电压巡检部分15，由专用的电源管理芯片控制，在取电过程中用来监测供电电源剩余电量，一旦电源电量较低，就降低无线适配器工作频率或者让无线适配器睡眠，防止无线适配器由于供电不足而出现故障。

如图2所示，电流方向控制电路是一个整流桥电路，其是用来变换电流方向，当现场仪表4-20mA输出方向接反时，仍能保证充电电路的电流输入方向唯一，起到充电电流输入方向防反的作用。