说明书
RS485+I多路模拟信号总线发送器
技术领域
本发明涉及温度测量与控制，尤其涉及可流动颗粒材料的温度测量与控制。 背景技术
RS485+I多路模拟信号总线发送器的发明，来自于《大型筒仓群中粮食温度检测系统的研究》，是仓储粮温度检测系统的一部分，叫分机。它等同于采用模拟温度传感器的现有仓储粮温度检测系统的分机。不同的是，现有仓储粮温度检测系统的分机是在单片机的控制下工作，向上接受计算机通过通讯主机或总线控制器或数据采集卡发出的选分机的地址编码指令和读取数据指令的控制，传送温度数据给计算机；向下发出选分线器的地址编码指令和读取分线器内的温度数据指令或控制分线器巡检指令。现有仓储粮温度检测系统的系统结构如框图所示。
现有采用模拟传感器的仓储粮温度检测系统的分机大致有两种:
一种是，在单片机的控制下向下发出选分线器的地址编码指令和读取分线器内的温度数据指令的分机。它内部不带A/D变换电路，传感器信号的模拟量在分线器内的单片机的控制下转换成数字量。效果是，能完成向下读取温度数据，向上传送温度数据的功能。优点是，任务明确、功能简单、连线少，无需调试模拟信号。缺点是，分机与分线器的RS485、分机与通讯主机或总线控制器或数据采集卡的RS485总线驱动、接收电路都是在单片机的控制下，工作在半双工状态，常因单片机的控制失常造成通讯冲突的故障；分机的下位机A/D变
换电路多，可调器件多，单片机电路多，电子元器件多，长期使用因可调器件和其他电子元器件的电参数变化，造成A/D变换失常的故障，电子元器件损坏等故障也多。维修、维护时必须是专业技术人员才能胜任。
另一种，也是在单片机的控制下向下发出选分线器的地址指令的分机。与前者不同的是，它内部带A/D变换电路，直接控制分线器巡检。传感器的电压信号在分线器内变成电流信号送给分机。效果是，能控制分线器完成巡检，能完成传感器信号的A/D变换，能完成向上传送温度数据的功能。优点是，任务明确、功能相对集中、连线少，比较前者，系统的A/D变换电路少，可调器件少，因可调器件和其他电子元器件的电参数变化，造成A/D变换失常的故障少，RS485总线半双工通讯冲突故障少。缺点是，每个分机都必须调试模拟信号。分线器内电子元器件多的问题仍然存在。维修、维护时也必须是专业技术人员才能胜任。 发明内容
本发明旨在用一种不带A/D变换电路，不带单片机和其他靠程序运行的智能电路，在上位机RS485总线信号的控制下直接巡检512点以内反并联PN结温度传感器（其他传感器256个）的模拟信号总线发送器，代替大面积多点集中检测系统的分机，取消分机的下位机__分线器内的所有电子元器件。解决目前仓储粮温度检测系统，因在现场恶劣环境中工作的电子元件多、A/D变换电路多、可调器件多、靠程序运行的智能电路多，而故障率高，维修、维护难度大的问题。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
一种靠接收巡检主机（上位机）的RS485总线指令，对512个以内的反并联PN结温度传感器（其他传感器256个）进行逐个巡检，并将每个传感器的电压信号变成电流信号与RS485总线的高电平驱动线构成电流环的三线制的RS485+I多路模拟信号总线发送器（以下简称模拟信号总线发送器）。
组成模拟信号总线发送器的功能电路有：
一个具有抗雷击能力的RS485总线信号接收电路，随时接收上巡检主机发出的模拟信号总线发送器的地址编码指令和巡检指令；
一个电平变换电路，将RS485总线信号接收电路输出的5V供电电平变成与
模拟信号总线发送器其他电路相匹配的电平；
一个译码器电路，随时译出巡检主机发出的模拟信号总线发送器的编码指令；
一个能控制模拟信号总线发送器待机或巡检工作的电路，随时根据译码电路输出的状态进入巡检工作；
一个计数器电路，记录巡检主机发出的巡检点的数量，并控制模拟开关阵列电路巡检；
一个巡检控制和消除控制电路电阻温漂影响的电路，根据计数器输出控制阵列进行巡检和消除模拟开关电阻温度漂移；
一个100uA精密恒流源电路，给选中的传感器提供100uA工作电流； 一个100uA的换向、调向和V/I变换电路，输出控制电路，对反并联PN结温度传感器进行供电控制；将反并联PN结温度传感器中的反相温度信号也变成正相信号；将传感器电压信号变成电流信号输出与RS485总线的高电平驱动线构成电流环的三线制总线；只允许模拟信号总线发送器输出电流信号不允许输入电流信号；
一个电源电路，为模拟信号总线发送器内的功能电路供电。 本发明的技术解决方案还包括：
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的电平变换电路，其特征在于所述的电平变换电路由RS485总线标准通讯信号接收集成电路，三极管，三极管基极限流电阻和三极管集电极负载电阻所组成，两个输入端A、B工作在差分状态，接收巡检主机发出的＞200mv的差分编码信号，输出通过电阻限流控制三极管工作在开关状态，实现+5V和+12V的电平变换。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的译码器电路，其特征在于所述的译码器电路由多路译码器集成电路芯片MC145027和外围电路中的两个电阻和两个电容所组成，芯片引脚A1~A5是译码器的3态地址编码器输入控制端，当C端（9脚）接收的串行编码的顺序与本机译码电路的顺序相同时，D端（11脚VT）输出高电平，控制分机进入巡检工作状态。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的控制待机和巡检的工作电路，其特征在于所述的控制待机和巡检的工作电路由一个RS触发器和一个三极管
以及三极管的基极限流电阻所组成，在RS触发器和计数器的输出控制下通过三极管的导通与截止实现待机与巡检的转换。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的计数器电路，其特征在于所述的计数器电路乃是一块12位行波计数器电路芯片CD4040，其中，9脚（Q1）输出控制反并联传感器的换向开关和V/I变换输入换向开关；Q2、Q3、Q4、Q5输出控制矩阵行开关；Q6、Q7、Q8、Q9输出控制矩阵列开关；Q10输出控制RS触发器。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的巡检控制和消除控制电路电阻温漂影响电路，其特征在于所述的巡检控制和消除控制电路电阻温漂影响电路是由四个16选1模拟开关集成电路CD4067组成，其中，控制行和列巡检电路各用一片消除行和列模拟开关导通电阻温漂影响的电路各一片，在计数器的控制下，每个16选1模拟开关中始终保持一个开关导通，对应选中一个温度传感器。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的100uA精密恒流源电路，其特征在于所述的100uA精密恒流源电路由电阻R1、R2，高精度集成稳压芯片WD和运算放大器A组成，电路中的开关K以三极管代替，待机时导通，100uA电流对地断路，分机被选中时三极管截止，100uA电流通过换向开关和矩阵开关给传感器供电。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的换向、调向和V/I变换电路、输出控制电路，其特征在于所述的换向、调向和V/I变换电路、输出控制电路系指传感器供电电流换向电路和V/I变换输入信号调向电路，由两片CMOS四双向模拟开关CD4066集成电路芯片组成；V/I变换电路和输出控制电路采用两个运算放大器A1、A2和电阻R所组成；二极管D构成输出单向控制电路，其中，KA1、
KA2、KA3、KA4组成了控制100uA恒流电流给反并联PN结温度传感器供电的换向电路；KB1、KB2、KB3、KB4组成了控制PN结温度传感器电压信号极性送入V/I变换电路的换向电路。
所述的RS485+I多路模拟信号总线发送器的电源电路，其特征在于所述的电源电路是由220V电源变压器，二极管全波整流电路，低频滤波电容，高频滤波电容，5V三端稳压集成电路LM7805、12V三端稳压集成电路LM7812所组成，交流220V电压通过电源变压器变成交流15V，经全波整流和滤波后送给5V三端稳压集成电路LM7805和12V三端稳压集成电路LM7812进行稳压和高频滤波，输出+12V和+5V直流电压。
与现有技术相比较本发明提出的模拟信号总线发送器的优点表现在：
1、彻底解决了目前仓储粮温度检测系统的分机在单片机的控制下，靠RS485总线驱动接收电路与上位机内的RS485总线驱动接收电路，和下设分线器的RS485总线驱动接收电路进行半双工通讯收发数据通讯冲突的问题；
2、彻底解决了目前仓储粮温度检测系统的分机或分线器内A/D变换电路在现场的恶劣环境中长期分散使用，因可调器件和其他电子元器件的电参数变化，造成变换失常的问题；
3、减少仓储粮温度检测系统的电子元器件90～95％（400点以上系统），降低了测温系统中电子元器件在恶劣的环境中使用的故障率。
4、利用反并联PN结温度传感器钳位的特性，提高了模拟信号总线发送器的抗雷击的能力。同时，解决了PN结温度传感器单向导电不耐雷击的问题。
4、降低了仓储粮温度检测系统因电子元器件多、单片机多、A/D变换电路多的维修、维护难度。同时,也大大降低了系统的故障率和使用维护费用；
5、降低了仓储粮温度检测系统的生产成本和调试的工作量。 附图说明
图1是本发明的控制原理框图。 图2是本发明的电路结构原理图。 图3为电源电路。
图4为RS485总线信号接收电路和电平变换电路。
专利RS485 I多路模拟信号总线发送器概要
