變送器及變送器組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種將傳感器測量并輸出的各類電量與非電物理量，例如電流 (AD)、電壓（VD)、功率（WD)、頻率（FD)、溫度（TT)、重量（LD)、位置（PT)、壓力、轉(zhuǎn)速（RT)、角 度等，轉(zhuǎn)換成可接收的直流模擬量電信號的變送器，更具體的，本實用新型涉及一種使用電 磁共振無線電源的變送器及變送器組。
【背景技術(shù)】
[0002] 變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號的轉(zhuǎn)換器。在自動控 制中，信號有如下傳輸順序：信號源一傳感器一變送器一運算器控制器一執(zhí)行機構(gòu)一控制 輸出。
[0003] 圖1是一種變送器的示例性組裝圖，變送器10包括殼體101、功能板100、連接器 300、中間塑料蓋102、顯示板200等。功能板100上的功能板電路110把來自外部傳感器 輸入的待變送的原始信號轉(zhuǎn)換為可被控制器識別的變送器10的輸出信號，功能板100還把 一些信號傳送給顯示板200。顯示板200上的顯示板電路210接收該些信號，按預(yù)定要求 處理后，顯示相關(guān)信息。變送器10工作時需要電源，如功能板100上的功能板電路110、顯 示板200上的顯示板電路210都需要和電源連接，并且常見的連接方式是有線電連接。通 常，顯示器200上有4個連接插口可以供連接器300插入，能夠?qū)崿F(xiàn)變送器10在4個方向 的安裝（即旋轉(zhuǎn)）。顯示板200和功能板100間存在有線電連接以傳送電力和信號。在旋 轉(zhuǎn)時，需要調(diào)整上述有線電連接中的連接線。連接器300在顯示板200上占據(jù)一定的空間， 并且這種連接使得變送器10整體并不是很緊湊。如果變送器10旋轉(zhuǎn)時不需要調(diào)整電連接 線，而只是相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)具有顯示屏的顯示板200,安裝將更簡便，由于沒有連接器300,甚至 可以不需要中間塑料蓋102,而是直接將顯示板200上的螺絲擰入功能板的螺紋中固定。
[0004] 為了對輸入信號進行轉(zhuǎn)換和/或顯示等，變送器具有一些電路單元，如功能板上 起轉(zhuǎn)換功能的功能板電路、顯示板上起顯示功能的顯示板電路等。在變送器工作時，這些 電路單元需要電源供電。通過電源連接器、連接電纜及電連接接口等，該電源和外部供電系 統(tǒng)（如客戶的配電箱）有線電連接，從而獲得電力。這種有線電連接的有線電源帶來了一 些弊端：1)電源連接器或連接電纜出現(xiàn)缺陷時造成變送器失效或不可靠；2)有線電連接的 連接處的帶電導(dǎo)體在危險環(huán)境打火花，帶來危險；3)在同時給多臺變送器供電時，必須使 每臺變送器都和外部供電系統(tǒng)有線電連接；4)對于圖1中有顯示板的變送器，顯示板和功 能板有線電連接，如電源線、信號線（在本實用新型中，信號不同于電源電流，信號可以是 數(shù)據(jù)信號也可以是控制信號）；所述顯示板可以旋轉(zhuǎn)，但是，連接器在顯示板上占據(jù)一定的 空間，使得這種連接使得變送器整體并不是很緊湊，并且顯示板旋轉(zhuǎn)后，需要重新設(shè)置電連 接線，操作不便。即變送器的有線供電結(jié)構(gòu)限制了變送器的安裝靈活性、便利程度，而且也 使變送器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性下降。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本部分提供了本公開的總體概述，不是本公開的全部范圍或其全部特征的全面公 開。
[0006] 為了克服前述弊端中的至少一個，本實用新型對無線電源的結(jié)構(gòu)進行詳細研宄， 設(shè)計出適用于變送器的無線電源，其具有可接受的功率傳輸效率；將該無線電源的源載諧 振電路通過負載諧振電路和電路單元無線電連接。針對變送器自身的特點，該無線電源采 用強耦合電磁共振技術(shù)。
[0007] 根據(jù)本實用新型的一個實施例，一種變送器包括第一負載諧振電路，及第一用電 單元；其中，該第一用電單元和該第一負載諧振電路有線電連接，該第一負載諧振電路通過 電磁共振耦合，接收高頻電磁波，并為該第一用電單元提供電能。
[0008] 根據(jù)本實用新型的另一個實施例，一種變送器組包括多個前述的變送器，該變送 器組包括一個源諧振電路，該多個變送器共用該源諧振電路，其中該源諧振電路和為該源 諧振電路輸入待無線發(fā)射的電能的供電系統(tǒng)有線電連接，并將該待無線發(fā)射的電能轉(zhuǎn)換為 高頻電磁波并發(fā)射。
[0009] 在本文的描述中，信號電流不同于電源電流，信號可以是數(shù)據(jù)信號也可以是控制 信號，電源為用電單元提供工作所需的電能，為了電路提供了電信號不能被認為是為電路 提供了工作所需的電能；變送器的功能板是指其上具有功能板電路的模塊，該功能板電路 把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號。
[0010] 根據(jù)本實用新型實施例的變送器安裝簡單、靈活、方便，并使變送器可靠性提高。 工作時源諧振電路和負載諧振電路的相對位置比較靈活，可實現(xiàn)電能的無線傳輸；可實現(xiàn) 信號的無線傳輸；可實現(xiàn)一個源諧振電路給多個負載諧振電路供電；源諧振器和負載諧振 器的尺寸可以不一致；源諧振電路和負載諧振電路之間可以通過中間諧振電路進行能量的 傳輸從而實現(xiàn)較遠距離的無線能量傳輸；使得顯示板可360度旋轉(zhuǎn)工作，選擇后，無需調(diào)節(jié) 電源接線和信號接線；減少了電源連接器或連接電纜，使得由于電源有線電連接造成的變 送器失效減少，使變送器更可靠；減少了由于電源的有線電連接中，在危險環(huán)境下，連接處 打火花，使變送器更安全；實現(xiàn)單一電源對多臺變送器供電。
【附圖說明】
[0011] 這里所描述的圖僅針對所選取的實施方案，而非對所有可能的實現(xiàn)方式起說明作 用，并且不是意在限制本公開的范圍。
[0012] 圖1是一種可選的變送器的示例性組裝圖；
[0013] 圖2是一種可選的本實用新型所述的變送器供電結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0014] 圖3是一種可選的本實用新型所述的變送器結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0015] 圖4是一個源諧振電路為多個變送器無線供電的示意圖；
[0016] 圖5是一種可選的完整強耦合電磁共振無線電能傳輸?shù)氖疽鈭D；
[0017] 圖6是使用E類功率放大器的源諧振電路基本原理圖；
[0018] 圖7是LMC555最大頻率輸出的電路圖；以及
[0019] 圖8是電磁共振無線電源的等效互感電路圖。
【具體實施方式】
[0020] 實施例1
[0021] 變送器10包括多個電路單元。如圖2所示，在變送器10的供電結(jié)構(gòu)中，包括源諧 振電路50、第一負載諧振電路60,以及和第一負載諧振電路60有線電連接第一用電單元 800。其中，供電系統(tǒng)400和源諧振電路50有線電連接，為源諧振電路50輸入待無線發(fā)射 的電能。變送器10包括第一用電單元800及第一負載諧振電路60。供電系統(tǒng)400可以是 現(xiàn)有技術(shù)中給變送器10供電的任何合適電源，如客戶的AC/DC配電柜900 (參見圖4)。源 諧振電路50將該待無線發(fā)射的電能轉(zhuǎn)換為高頻電磁波并發(fā)射。第一負載諧振電路60和源 諧振電路50電磁共振耦合，無線接收該高頻電磁波，為該用電單元提供工作所需電力。即 第一用電單元800使用的是無線電源，無線電源包括組件：源諧振電路50和第一負載諧振 電路60。從無線供電目的看，源諧振電路50和第一負載諧振電路60選擇在殼體101內(nèi)、殼 體101上、殼體101外配置，都可以實現(xiàn)無線供電。即，源諧振電路50可以不是變送器10的 組件，處于變送器10之外。變送器10可包括殼體101、功能板100、顯示板200。優(yōu)選，源諧 振電路50設(shè)置在功能板100上，第一負載諧振電路60設(shè)置在顯示板200上。通過使用無 線電源，變送器的電路單元可不和供電系統(tǒng)直接有線電連接，變送器安裝簡單、靈活、方便， 并使變送器可靠性提高，避免了在危險環(huán)境下，使用有線電源時，連接處打火花的問題。
[0022] 實施例2
[0023] 對于實施例1中的第一用電單元800,可以是功能板電路110或顯示板電路 210(可參考圖3)，或者是變送器10內(nèi)的其它電路單元。其中，變送器10包括殼體101、功 能板100、顯示板200。功能板100上具有功能板電路110,其中功能板電路110把傳感器的 輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號。顯示板200具有起顯示功能的顯示板電路210。
[0024] 可選的，顯示板200上有第一負載諧振電路60,第一負載諧振電路60和顯示板電 路210有線電連接，為顯示板電路210提供電能；源諧振電路50在變送器10的功能板100 上，這樣，功能板100可以無線給顯示板200傳輸電能，從而使功能板100和顯示板200之 間不需要使用用于傳輸電力的電連接線。
[0025] 多個電路單元中除了第一用電單元800、第一負載諧振電路60,還可包括更多的 用電單元和負載諧振電路，如，多個電路單元可選的還包括第二負載諧振電路及第二用電 單元；其中，第二用電單元是和第二負載諧振電路有線電連接，第二負載諧振電路通過電磁 共振耦合，接收高頻電磁波，并為第二用電單元提供電能，即對于第二用電單元而言，該第 二負載諧振電路是電源；第二用電單元是所述變送器的功能板上的功能板電路。例如將第 一用電單元選擇為顯示板電路210,第二用電單元選擇為功能板電路110。
[0026] 實施例3
[0027] 對于實施例2中的方案，為了實現(xiàn)顯示板200和功能板100間在無有線電連接的 情況下，顯示板200、功能板100間可無線給對方電能（如功能板100給顯示板200無線傳 輸電能），也能從功能板100獲得需要顯示的數(shù)據(jù)信號或者控制信號，可以進一步設(shè)置收發(fā) 器電路。如圖3所示，顯示板電路210包括顯示板無線收發(fā)器電路2101，功能板電路110包 括功能板無線收發(fā)器電路1101 ;其中，功能板無線收發(fā)器電路1101向所述顯示板無線收發(fā) 器電路2101發(fā)送無線信號