技术领域本发明涉及电气转换器，具体涉及智能电气转换器。背景技术电气转换器作为一种工业过程仪表，应用范围广泛，在定型与加工领域尤其突出。传统的电气转换器主要分两大类，一类是机械式，一类是电气类，两大类都是实现电流信号转换为相应线性比例的压力。机械类电气转换器具有反应速度快，控制精度高和稳定性高的特点，但是受控于安装角度，需要现场二次校准，并且对于震动场合不适宜使用，耐冲击性较弱。电子类电气转换器以先导式压电阀为核心部件，采用模拟PID控制算法，具有反应速度快，使用寿命长，抗震动的特点，但具有压力过冲和控制精度不高的缺点。发明内容本发明的目的在于：提供一种智能电气转换器，采用两线制供电，LCD直观显示输入电流与输出压力。控制算法采用数字PID控制算法为主和模拟PID控制电路为辅的复合控制模式，使得电气转换器的性能得到极大的提高，使以先导式压电阀为控制单元的电气转换器克服了压力过冲和控制精度不高的缺点。本发明的电气转换器压力控制精度高(绝对误差不大于0.8KPa，市场上传统产品控制精度在4KPa，并且过冲达到理论值的15%)，反应速度快，稳定性高且输出压力不过冲，具有抗震动和耐冲击的特点。本发明的技术解决方案是：在电气转换器产品中，首次使用超低功耗嵌入式微处理器，植入数字PID控制算法，作为主控制模式，辅以模拟PID控制电路作为辅助控制。使用段码式LCD液晶显示器和键盘，作为人机输出输入接口。电路上采用具有温度补偿传感器，消除温度对信号采样和过程控制的影响。执行部件采用微功耗的先导式压电阀，实现气体压力的精确，快速，稳定控制。本发明的测量控制方案是：控制方案分为电源电路部分，压力处理电路部分和微处理器电路部分等三部分，见图1系统方框图。
图1系统方框图电源电路部分：本转换器内部电路需要几组不同的电源，因此电源电路比较繁琐。且与与外界电气连接只有4-20mA，4-20mA既作为电源输入，又作为控制信号输入。因为属于超低功耗仪表，因此对电路的要求很高，且是电流输入，必须把电流转换电压。本电路采用LM385作为转换器件，4-20mA输入电流通过LM385的调控，可以输出稳定的5V电压，它又相继转换成其余的两组电压：压电阀需要的±12V直流电压和微处理器的3.3V直流电压。压电阀需要的±12V是通过MAX1771把5V电压转换为12V直流电压，然后再用ICL7660把12V直流电压转换为-12V直流电压。这样，±12V双电源产生后，就可以给四运算放大器LM324工作了，LM324起着模拟PID控制电路作用。微处理器的3.3V直流电压比较简单，它由5V电压通过CAT6219-3.3转换而成。以上所有的集成电路芯片均为超低功耗设计，功耗完全可以满足本转换器的需求。压力处理电路部分：四运算放大器LM324及附属电路起着模拟电路处理作用，采用±12V供电。先导式压电阀的进口1和出口2分别接进气端和出口端，进气端进气压力的范围为0.14-0.8MPa。在气路部分，出口处安装压力传感器，差分信号输出，可以测量出口的压力，通过测量出口的压力，才可以精确地控制压力，因此压力传感器对本转换器的控制精度有着非常大的影响。四运算放大器LM324及附属电路可以分为4部分：1)、第一个运放，压力传感器差分信号的放大部分。2)、电流信号与压力信号复合部分，电流信号是反串在LM385-ADJ电源负端，随着电流的增加，产生出增加的负电压。此负电压与放大后压力信号一同进入第二个运放，进行比例运算。3)、第三个运放是对第二个运放输出的信号进行比例积分微分运算，输出结果分为二部分：一是输出给压电阀的负极，二是给第四个运放。4)、第四个运放是对第三个运放的极性进行转换，产生相反极性的电压，给压电阀的正极。这样，压电阀上的电压就是电路处理电压信号的两倍。压电阀最高是24V供电，因此±12V也可以产生24V的电压输出。微处理器电路部分：微处理器采用TI公司的16位MSP430F425，它有3路差分信号输入的16位ADC和128段液晶的驱动，可以使电路变的极为简介。需要测量的信号有2种，电流信号和压力信号，电流通过串接在4-20mA回路上电阻上取得，电阻两端的电压可以看做差分信号，经过电位迁移后直接给MSP430F425的ADC1，进行AD转换。压力是通过压力传感器的差分信号再分一路，经过OPA2349进行仪用放大后的差分信号直接给MSP430F425的ADC2，可以很方便对压力信号进行AD转换。有了这2种信号后，可以根据4-20mA输入信号和量程大小，转换为相应的压力控制信号。根据压力控制信号和压力采集信号，MSP430F425做出模糊控制PID算法，经过DAC6311进行数模转换输出模拟电压，结合模拟PID控制算法，可以很精确的控制输出压力。本发明的电气转换器结构简单，安装方便，操作灵活。
说 明 书 摘 要
本发明公开了智能电气转换器的电气线路及控制方法，因采用温度补偿技术和数字模拟双PID控制算法，因此反应速度快，稳定性高，输出压力不过冲，具有抗震动和耐冲击的特点。模拟电路采用低功耗设计，压力输入范围宽，仪表上LCD可直观显示输入电流和输出压力，并且可以随意设置控制量程，现场应用很方便。
权 利 要 求 书
智能电气转换器，其特征在于：转换器集成了LCD段码显示器，可以直观的显示各种参数，直观方便。电气线路低功耗设计，满足低功耗要求。模拟PID电路和数字PID控制算法相结合，控制效果好，控制精度。
说 明 书 附 图
