温度变送器硬件组成原理及运用
温度变送器的设计.
东华理工大学长江学院控制仪表及装置课程设计报告课题名称：温度变送器的设计******学号：************班级：1130202专业：自动化指导老师：***2014 年06月16日目录一、引言 (3)二、温度变送器的作用及组成框图 (3)三、温度变送器电路的设计 (4)1、输入电路 (4)2、电压放大电路 (5)3、功率放大电路 (5)4、隔离输出 (6)5、直流-交流-直流（DC/AC/DC）变换器 (7)6、热电阻温度变送器量程单元 (10)7、线性化原理及电路设计 (11)8、引线电阻补偿电路 (13)9、输出电路 (13)四、总电路 (16)五、课程设计总结 (17)六、参考文献 (18)一、引言目前在电厂测温系统中，有很大一部分设计是采用热电阻温度变送器，将温度信号转换成4～20mA的直流电流后再送到二次仪表或其它数据采集系统进行温度显示。
这样一来，每一个测温元件都需要一个温度变送器。
电阻温度变送器是热电阻温度传感器与变送器的完美结合，以十分简捷的方式把 -200~+600 ℃范围内的温度信号转换为二线制 4~20mA DC 的电信号传输给显示仪、调节器、记录仪、 DCS 等，实现对温度的精确测量和控制。
温度变送器是现代工业现场、科研院所温度测控的更新换代产品，是集散系统、数字总线系统的必备产品。
一体化热电阻温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。
二、温度变送器的作用及组成框图变送器的作用是分别将各种工艺变量（如温度、压力、流量、液位）和电、气信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号。
图2-1 温度变送器结构方框图图2-2变送器构成原理图三、温度变送器电路的设计1、 输入电路保护电路的设计所采用的输入电路和乘法运算器里的输入电路相一致，其结构图如图3-1所示。
图3-1 输入电路输入电路的作用是从输入信号中减去与运算无关的1V 电压，并将以0V 为基准的信号移至以电平B U 为基准。
温度变送器的原理及应用
温度变送器的原理及应用温度变送器是一种能将被测温度信号转换成标准信号输出的电子测量仪器。
它主要由传感器、信号调理电路和输出接口组成。
温度变送器的原理是通过传感器将温度信号转换成电压、电流等标准信号，然后经过信号调理电路进行放大、滤波、线性化、温度补偿等处理，最后通过输出接口将信号输出给控制设备或显示仪表。
温度变送器的应用非常广泛，以下是几个典型的应用场景：1. 工业过程控制：温度变送器常被用于工业生产中对温度进行监测和控制。
例如，在化工过程中，温度变送器可以将温度信号转换成标准信号输出给PLC或DCS系统，以实现对温度的精确监测和控制，确保生产过程的稳定性和安全性。
2. 热力系统：温度变送器可以用于热力系统的温度测量和控制。
比如，在供暖系统中，温度变送器可以将地源、太阳能等能源转化成热能的温度信号转换成标准信号输出给控制系统，以实现对供暖系统的温度控制。
3. 环境监测：温度变送器也常用于环境监测中，如气象站、温室、冷藏库等地方对温度的监测。
温度变送器可以将环境温度转换成标准信号输出给数据采集仪器或自动化系统，实现对环境温度的实时监测和记录。
4. 制冷设备：温度变送器在制冷设备中的应用非常常见。
比如，冷库中的温度变送器可以将冷藏室内的温度信号转换成标准信号输出给控制系统，以实现对制冷设备的温度控制和调节。
5. 生物医学：温度变送器在生物医学领域也有广泛的应用。
例如，在手术室中，温度变送器可以将手术台面的温度信号转换成标准信号输出给监测仪器，以实时监测手术室的温度，确保手术环境的安全和舒适。
温度变送器作为一种重要的温度测量仪器，其原理和应用十分广泛。
通过将温度信号转换成标准信号输出，温度变送器实现了温度的精确测量和控制，为工业生产、环境监测等领域提供了可靠的温度监测方案。
温度变送器的工作原理和分类
温度变送器的工作原理和分类因为感温元件品种繁多，其信号输出类型也多。
为了便于自动化检测，所以对各种温度传感器的信号输出做了统一的规定，也就是为统一的4～20mA信号。
为了使各种温度传感器的输出能统一为4~20MA的信号，所以用了温度变送器。
利用温度变送器来使输入的各种电阻和电势信号，变成了统一的4~20MA的电流信号，这就是温度变送器的由来。
温度变送器完成测量信号的采集后转化成统一的4~20MA电流信号输出。
同时还起隔离作用。
按工作原理分类，主要是热敏元件的不同，有：热电偶，热电阻(金属)，和半导体热敏电阻一体化温度变送器将温度传感元件（热电阻或热电偶）与信号转换放大单元有机集成在一起，用来测量各种工艺过程中-200-1600℃范围内的液体、蒸汽及其它气体介质或固体表面的温度。
它通常和显示仪表、记录仪表以及各种控制系统配套使用。
特点温度传感器温度影响产生电阻或电势效应，经转换产生一个差动电压信号。
此信号经放大器放大，再经电压、电流变换，输出与量程相对应的4-20mA的电流信号。
热电偶一般用于中高温的测量，而热电阻主要是低温的测量。
采用何种，具体看看下面的介绍： 热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是： ①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A 和B焊接起来，构成一个闭合回路。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
温度变送器的原理及应用实验
温度变送器的原理及应用实验1. 温度变送器的概述温度变送器是一种用于测量和转换温度信号的设备。
它可以将温度信号转换为标准的电流信号或电压信号，从而方便传输和处理。
温度变送器通常由温度传感器和信号转换器组成，具有广泛的应用领域，包括工业自动化、仪器仪表、环境监测等。
2. 温度变送器的工作原理温度变送器的工作原理基于热电效应、热敏效应或热电阻效应，具体取决于所采用的温度传感器的类型。
以下是几种常见的温度传感器及其工作原理：2.1 热电偶热电偶是利用两种不同金属导线的热电效应产生电压差来测量温度的传感器。
当两根不同金属导线的连接处温度发生变化时，由于两种金属的热电特性不同，会在连接处产生热电势。
通过测量这个热电势的大小，可以确定温度的变化情况。
2.2 热敏电阻热敏电阻是一种根据材料电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
当温度发生变化时，热敏电阻的电阻值也会发生变化。
通过测量热敏电阻的电阻值，可以推断出温度的变化情况。
2.3 热电阻热电阻是一种利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
与热敏电阻类似，当温度发生变化时，热电阻的电阻值也会发生变化。
热电阻常用的材料有铜、铂等，其中铂电阻常常被用作温度变送器的传感器。
3. 温度变送器的应用实验为了更好地理解温度变送器的原理和应用，可以进行一些实验来验证其性能和功能。
下面是一些常见的应用实验：3.1 温度测量实验在这个实验中，我们可以使用温度变送器来测量不同介质的温度。
首先，选择一个合适的温度传感器（如热电偶或热敏电阻），将其与温度变送器连接。
然后，将传感器放置在要测量温度的介质中，并记录变送器输出的电流或电压信号。
通过比较变送器的输出信号和已知温度值，可以评估温度变送器的准确性和精度。
3.2 温度控制实验在这个实验中，我们可以利用温度变送器来控制一个加热或冷却设备，以使温度保持在预定的范围内。
首先，将温度传感器和温度变送器连接，并将变送器的输出信号与控制装置（如PLC或PID控制器）连接。
温度变送器使用说明书(5-1)
SBWR/Z系列温度变送器SBWR / Z Series Temperature Transmitter使用说明书Manual重庆川仪十七厂有限公司CHONGQING INSTRUMENT NO.17 LIMITED COMPANY一、 概述SBWR/Z系列热电偶/热电阻温度变送器是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送单元。
它采用二线制传送方式（电源与信号输出为二根公用导线），输出与被测温度成线性的4-20mA电流信号。
变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构，也可单独安装于仪表盘内作转换单元。
作为新一代测温仪表，可广泛应用于石油、化工、纺织、冶金、机电、电力、航空、食品加工、医学工程等工业和科研领域，进行自动化温度检测、变送和控制。
该温度变送器业经国家级仪器防爆安全监督检验站（NEPSI）认可。
符合GB3836.1-2000、GB3836.4-2000标准所规定的要求。
本系列温度变送器装于测温热电偶/热电阻接线盒内构成一体化结构或作为功能模块装在检验设备作为整机应用时，仍须取得防爆检验机构的认可。
SBWR/Z系列热电偶/热电阻温度变送器具有以下显著优点：1、工作环境温度宽：-25℃-85℃，-30℃-120℃。
2、具有高精度冷端补偿电路、全温度范围绝对误差±0.5℃（S热电偶±0.8℃）。
3、先进的非线性校正电路，输出信号与被测温度成线性关系。
4、内带漂移自校正系统，在整个工作温度范围内保证测量精度。
5、附有特殊的控热机构，有效的控制热传导作用。
6、采用环氧树脂封装，耐腐蚀，抗震性好，可靠性高。
7、应用面广，既可与热电偶、热电阻形成一体化现场安装机构，也可作为功能模安装在检测设备中。
8、独有的抗干扰电路设计、保证变送器在受到各种干扰下能够安全可靠的工作，特别具有抗电磁干扰单元，适宜于现代电磁污染严重的环境。
二、 工作原理变送器电路模块由放大单元、线性化单元、电压/电流转换、自校正电路、电压调整单元和反向保护电路等组成，对以热电偶为测温元件的变送器还包括有冷端补偿器，以热电阻为测温元件的还包括有R/V变换单元。
温度变送器
温度变送器一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。
采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。
一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。
热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。
测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20mA的恒流信号。
热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。
它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。
为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。
当热电偶断丝或接触不良时，变送器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。
一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。
一体化温度变送器的输出为统一的4～20mA信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。
也可根据用户要求做成防爆型或防火型测量仪表。
SBW系列温度变送器模块为24V供电、二线制的一体化变送器。
产品采用进口集成电路，将热电阻或热电偶的信号放大，并转换成4-20mA的输出电流,或0～5V的输出电压。
其中铠装变送器可以直接测量气体或液体的温度特别适用于低温范围测量，克服了冷凝水对测温所带来的影响.热电阻热电阻热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
防爆热电阻热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。
温度变送器
DDZ-Ⅲ型温度变送器的基本误差为0.5%, 输出信号:4-20mA及1-5VDC。
2.4.1 DDZ-Ⅲ型温度变送器 1) 热电偶温度变送器的工作原理 组成:量程单元和放大单元。如下图。 放大单元是通用的,量程单元随品种.测量范围不同而异。
2.4.3 智能温度变送器
HART协议:Highway Addressable Remote Transducer (可寻址远程传感器数据公路),是由Rosemount (罗斯蒙特) 公司提出的用于现场智能仪表和控制室设备间通讯的一 个过渡性协议。
是Rosemount公司于1986年提出的一项标准。 实现4~20mA模拟信号与数字通讯兼容的标准,是现场 总线的过渡性标准。
调整(零点和满度值)和任意组态(类型、规格以及量程);
(3) 具有各种补偿功能:对热电偶.热电阻的非线性补偿,热 电偶冷端温度补偿,热电阻的引线补偿;
(4) 具有控制功能:实现现场就地控制；
(5) 具有通信功能:可与各种智能化的现场控制设备及上 层管理控制计算机实现双向信息交换；
(6) 具有自诊断功能:对零点和满度值自校正,对输入和输出 回路断线报警,超限报警,变送器内部各芯片进行监测,工作 异常时报警等。
组成:前置运算放大器、功率放大器、输出回路及 DC/AC/DC变换器。
热电偶产生较小的热电势(几十或十几毫伏) → 大电压(前置运算放大器)→ 电流(功率放大器将电压转换电流)4~20mA。
2.4.2一体化温度变送器 将变送器模块安装在测温元件接线盒或专业接线盒内的 一种温度变送器。变送器模块与测温元件形成一个整体, 其结构如图。
Io∝t。 特点:体积小、重量轻、现场安装方便、抗干扰能力强、
温度变送器
输出
/A 模拟量输出：4…20mA
/H 输出为：4…20mA+HART
D
热电阻输出
T
热电偶输出
保护管材质
/1 刚玉质瓷管（最高使用温度1800℃）
/2 高铝质瓷管（最高使用温度1500℃）
/3 GH3030不锈钢（最高使用温度1300℃）
/4 316L不锈钢（最高使用温度1000℃） 探头直∅径
/6 ∅6 /8 ∅8 /10 ∅10 /12 ∅12
45
38.5
尺寸图 47
8.8.8.8
Φ28
Φ6 Φ20.7
18
65
Kewill Automatic Inc.Germany
page 257
TK50D数显一体化温度变送器
选型表
TK50D TK50D-
数显一体化温度变送器 输出
PT PT100输出 M 4-20mA输出 K 0-10V输出
电气接线图
两线制热电 阻信号
两线制热电 偶信号
Kewill Automatic Inc.Germany
page259
温度变送器 IP65
尺寸图
TK55智能数显型温度变送器
注：插入深度L2，延长管长度L1可根据客户要求进行定制
参数表
TK55-
智能数显型温度变送器
测量范围
8- 25 型探头 100bar
IP65 锌合金 0…1600°C（B） 材质：钢玉质瓷管 0…1300°C（S） 材质：高铝质瓷管 0…1200°C/0…1100°C（K） 材质：不锈钢 0…900°C/0-750°C（E） 材质：不锈钢316 -200…350°C（S） 材质：不锈钢316 端子接线
温度变送器设计报告-(原始)
温度变送器设计与总结报告摘要: 本文的温度变送器是基于SOC 系列单片机C8051Ｆ350的温度测量装置。
利用温度传感器(采用P ｔ1０0)，将温度转化成电信号,经过放大,A ／D 转换,MCU 线性化处理，D/Ａ转换，V ／I 变换,最后将温度测量值转换成4~２0mA 的电流输出。
温度传感器转化的电信号，经放大以及Ａ/D 转换送到Ｃ8０５1F350单片机中,通过单片机处理与误差校正将测得电阻值在LED 数码管中显示。
关键词:Pt1０0 C ８０51Ｆ350 LED 数码显示管 Ｖ／I 转换一、方案的设计与论证方案一:单片机选用C80５1F ３60，其内部集成有10位的ＡDC ，1024210 ,分辨率较低，导致结果的精度不高。
方案二：单片机选用C8051F350,它内部是24位的A ＤC ，分辨率较高,能够使结果的精度满足题目的要求。
故采用此方案 温度变送器的主体设计方案如图1390ΩV 图1 温度变送器的设计框图二、理论分析与参数计算1．温度传感器部分:温度传感器采用P ｔ１00(如图1用Ｒt 表示）。
V ＲＥF 提供＋5V 的电压，通过Ｒ1,R ｔ，R2，R3构成的桥式电阻网络将温度转换成电信号,然后得到差分输入电压V ＝Ｖ１-Ｖ2。
此题中通过改变Rt 的阻值来代表不同的温度值。
桥式电阻网络如图1.1所示。
单片机采集的数据经过系统校准后，假定ＡD 输出的数字量为ADC Ｄa ｔa ，温度传感器等效电阻为R ＴDA Ｔ，基准电压源为ＶＲＥF 。
依据此电桥输出电压V１,ＲＴDAT 的计算关系如下：①22132767*V ADCDataV V +=②111*V V V R RTDAT REF -=V REFV 1V 2图1.1 桥式电阻网络2．放大电路部分、Ａ/Ｄ 转换器：Ｃ８051F3６０有一个全差分２4位的Sigma －D ｅlt ａ模/数转换器(ADC ），该ADC 具有在片校准功能，两个独立的抽取滤波器可被编程到1KHz 的采样率。
ODES SMCR9010C 超小型温度变送器 产品说明书
SMCR9010C超小型温度变送器产品说明书南京澳德思软件工程有限公司版权所有1. 装置概述1.1 适用范围SMCR9010C 系列超小型温度变送器适合于非防爆领域应用，连接于工业现场仪表与控制室之间并给予现场仪表配电、信号隔离、信号转换、信号处理等功能的关联设备，旨在提高工业生产过程自动控制系统的抗干扰能力，保证系统的稳定性和可靠性。
1.2 产品特点本产品输入、输出、电源三端隔离，保证了系统的安全性；输出为直流电压（0～5V ）或者电流(4~20mA)的标准信号易于被测量单元采用；采用三线连接系统，能实现长距离测量，并保证0.2级的高精度；超小型结构，插入式安装，通过继电器底座安装在DIN35导轨上。
该底座随产品一起提供。
1.3 型号及命名型号及命名规则规则典型型号SMCR9010CA1变送器型号系列变送器型号系列：：SMCR ：工作电源为24VDC ±5%、插入式底座安装9010C ： 温度变送器系列信号输入输出信号输入输出类型类型：A ：输入为Pt100，输出为电流B ：输入为Pt100，输出为电压 D ：输入为Cu50，输出为电流 E ：输入为Cu50，输出为电压测量测量温度温度温度范围范围范围：：1＝0℃～150℃ 2＝-50℃～100℃ 3＝-50℃～150℃ 4＝0℃～100℃ 0＝其它2. 主要技术参数2.1 额定参数工作电源：DC：24VDC±5％。
传感器类型：三线制热电阻Pt100、Cu50或其它. 测量温度类型：-50℃～150℃可选。
负载阻抗：输出为0～5V时，负载阻抗≥10KΩ输出为4～20mA时，负载阻抗≤500Ω输出范围：电压0～5V或电流4～20mA精度等级：0.2级2.2 绝缘性能2.2.1绝缘电阻绝缘电阻：≥50MΩ2.2.2耐压强度耐压强度SMCR系列：输入输出/电源2500V,DC,1分钟机壳/电源2500V,DC,1分钟输入/输出2500V,DC,1分钟2.2.3信号输入输出保护信号输入保护：瞬态保护，12VDC的过电压保护；信号输出保护：瞬态保护，12VDC的过电压保护；2.2.4电源保护反接保护，过流保护，过压保护。
温度变送器原理、功能与特性
温度变送器原理、功能与特性原理1、功能与特性TT302是一种将温度、温差、毫伏等工业过程参数转变为现场总线数字信号的变送器，它还具有控制功能，起到了基地式（现场）仪表的作用。
TT302测量温度配用RTD（热电阻）或热电偶，但也可配用其他具有电阻或毫伏输出的传感器，诸如高温计、负荷传感器、电阻或位置指示器等。
TT302采用数字技术后能实现以下性能：单一的型号能承受多种传感器、宽量程范围、单值或差值测量；在现场和控制室之间接口容易，可大大减少安装和维护费用，能承受二路输入，也就是说有两个测量点，准确度为0.02%。
TT302温度变送器内装AI（模拟输入）、PID（比例加积分加微分控制）、ISS（输入选择）、CHAR（线性化）和ARTH（计算）等5种功能模块。
它们具有可由用户组态的基本功能，各种功能模块都有输入、输出，并装有参数和一个算法。
各功能模块用一个标识符来表示，功能模块的输入、输出等能用其他仪表从总线上读出，它们之间也能互相连接，其他仪表也能写入模块的输入。
TT302与其他现场总线仪表互连构成现场总线控制系统。
用户可通过功能模块的连接建立适合控制应用所需的控制策略。
2、硬件构成原理由TT302输入板、主电路板和显示板组成。
TT302承受来自热电偶（TC）、mV发生器、热电阻（ohm）传感器的信号，这些输入信号必须在规定范围内。
电压规定范围为50~500mV，电阻的规定范围为0~200W。
量程可以组态。
①输入板MUX为多路转换器，它的作用是确保传感器端子到信号调理板接收的电压信号是正确的端子间电压。
信号调理板的功能是给输入信号乘上一个正确的增益以适合A/D（模/数）转换器的信号接收范围。
电源隔离和信号隔离的作用是防止输入信号与地形成地环电流而引入干扰。
来自主电路板CPU的控制信号和来自A/D转换器的信号通过光电耦合器传输，从而实现了信号电的隔离。
同样，输入板上的电源也必须是隔离的，电源隔离是采用把直流转换为一高频交流，并使用变压器分隔电的联系来实现的。
智能变送器的结构及工作原理
智能变送器的结构及工作原理由于智能变送器还没有统一的标准，所以人们所说的智能变送器是指信号制式是模拟、数字兼容的，且模拟信号与数字信号共用一条通道，并用HART协议通信的变送器，常见的有HART智能温度变送器、智能压力变送器和智能差压变送器等。
智能变送器与全数字化的总线变送器相比，是有很大差别的。
各智能变送器厂商大多采用自行定制的专用集成电路，因此物理结构上的差别也是很大的，云南昌晖仪表制造有限公司在此用智能变送器基本结构的原理框图作介绍，如图所示：智能变送器基本结构原理图这样的智能变送器虽然使用了微处理器，且有数字信号，但它仍要与过程控制中的模拟信号(4-20mA)兼容，并作为主要信号，因此在硬件使用中只能采用低功耗器件，并采用通用的集成电路设计，数字电路间的连接一般采用串行接口，以减少连线及降低功耗。
智能变送器使用了微处理器，对被测的过程数据进行计算及操作，由于整台变送器由硬件和软件构成，与常规变送器相比是大不同了。
为便于理解，可把智能变送器的逻辑结构看成是由两台仪表组成，一台是数字仪表，另一台是模拟仪表。
如下图所示。
图中数字仪表由模拟信号调理和数字信号处理两部分组成；而模拟仪表则是数字仪表的模拟形式表现。
按运算关系来看，则有三部分运算电路，而且每一部分都是可以单独进行测量和调试的。
分述如下。
智能变送器逻辑结构图首先看数字仪表的输入部分，在微处理器进行运算前，先要进行A/D转换，把传感元件的测量模拟值转换为数字值。
微处理器是依据相应的方程式及数据表、传递函数来进行计算，这过程就是模拟信号调理，又称为传感元件调整；这时的输出是被测过程变量的数字表示，也就是手操通信器上读得的数字值PV。
这个数字值只与传感元件的极限范围有关，而与所设定的量程及输出电流没有关系。
数字仪表的变换部分是把被测参数的数字值变成等效的直流电流，是依据仪表的零点和满量程值和有关函数来进行计算，计算结果就是仪表输出的数字表示。
温度变送器的原理及应用
温度变送器的原理及应用1. 概述温度变送器是一种用于测量和转换温度信号的仪器，它能将被测温度转换为标准的电压、电流或数字信号，以便于在各种自动化控制系统中进行处理和监测。
本文将介绍温度变送器的工作原理以及其在实际应用中的重要性。
2. 工作原理温度变送器的工作原理基于热电效应和电阻效应。
常见的温度变送器主要有热电偶和热电阻两种类型。
2.1 热电偶热电偶是利用两种不同金属在不同温度下产生的电动势差来测量温度的装置。
它由两个不同材料的金属导线组成，这两个导线的一端连接在一起，形成热电偶的测量点。
当热电偶的测量点与被测温度接触时，两种金属导线产生的电动势会因温度差异而产生微弱的电压信号，这个信号会经过放大、滤波和线性化处理，最终转换为标准的电流或电压信号输出。
2.2 热电阻热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性来测量温度的一种装置。
常见的热电阻材料有铂、镍和铜等金属。
温度变送器中采用的热电阻一般为铂热电阻。
当铂热电阻与被测温度接触时，它的电阻值会随温度的变化而发生相应改变。
通过测量热电阻的电阻值，可以得到被测温度的准确数值。
3. 应用温度变送器在工业自动化、环境监测等领域有着广泛的应用。
3.1 工业自动化在工业生产过程中，温度的监测和控制是至关重要的。
温度变送器可以实时测量和监测各种工业设备和流体的温度，如炉温、液体浴温、冷却水温度等，并将这些温度信息转换为标准信号，供PLC控制器或DCS系统进行处理和控制。
温度变送器能够帮助工业企业提高生产效率和产品质量，并确保系统的安全运行。
3.2 环境监测温度变送器也广泛应用于环境监测领域。
在气象观测、农业温室、实验室等场所，温度变送器可以测量和记录环境温度的变化情况。
这对于气象预测、农作物种植和科学研究都非常重要。
同时，温度变送器可与其他传感器相结合，如湿度传感器、光电传感器等，实现多参数综合监测及数据记录。
3.3 制药、食品行业在制药和食品行业中，温度的精确控制对于产品质量的保证至关重要。
温度变送器电原理图
引 言
二线制热电阻温度变送器是将温度信号线性地 变换成 4~20mA 直流标准输出信号。由于模拟二线 制 温 度 变 送 器 大 都 由 分 立 元 件 组 成 ，温 漂 较 大；同 时热电阻本身存在非线性， 所以要进行非线性处 理 。模 拟 元 件 在 处 理 上 存 在 较 大 的 问 题 ，因 此 精 度 大都不高，一般在 0.5~1.0级。随着微处理器功耗的 极大降低和新器件的不断出现， 以 “A/D+ 微处理 器 +D/A”[1]为模式的智能变送器，在信号的处理、测 量精度、仪表维修和维护等方面与老式变送器相 比 ，具 有 无 可 比 拟 的 优 势 ，是 今 后 变 送 器 的 主 要 发 展方向。
APPLICATIONNOTES 应用天地
用 ＰＩＣ１６Ｆ８７７ 构成的二线制温度变送器
■ 哈尔滨理工大学 李欣 徐军
摘 要 关键词
介绍一种基于 Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ 低功耗单片机 ＰＩＣ１６Ｆ８７７的新型智能二线制热电阻（Ｐｔ１０００）温度 变 送 器 的 电 路 设 计 。分 析 系 统 设 计 的 理 论 依 据 和 软 硬 件 实 现 方 案 ，采 用 温 度 补 偿 算 法 使 补 偿 后的精度等级达到 ０．１％ＦＳ。 该智能式变送器具有精度高、可靠性好、现场显示、生产调试 方便等特点， 是老式二线制温度变送器的理想替代产品， 具有很好的应用前景。
6.8µF 图２ 电源管理模块电路图
放大倍数由 R15和 X9C504构成，通过 微控制器对 X9C504 的控制来获取可
１．２ 信号处理模块
变 的 放 大 倍 数 ，满 足 不 同 测 量 范 围 的 要 求 。这 里 没 有 考 虑 热 电 阻 的 非 线 性 补 偿 。对 于 热 电 阻 的 非 线 性
温度变送器和热电阻的区别是什么？
温度变送器和热电阻的区别是什么？温度变送器是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。
它将温度信号采集出来，经过稳压滤波、运算方法、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度和湿度成线性关系的电流信号或电压信号输出。
不少朋友有疑问，温度变送器和热电阻有什么区别？狭义上来讲，热电阻就是测温的东西，温度变送器是把热电阻信号转变用于传输的东西。
热电阻是温度的一次元件，就是当其本身受热影响时其电阻值随温度变化的一种电阻性电气元件，它跟随被测点的温度变化阻值发生变化，在没有其他合适的电气转换设备配合的情况下，无法显示或指示所测定的温度及其变化。
热电阻是中低温区常用的一种温度检测器，一般情况下热电阻可以直接接入dcs或其他类型的显示仪表，在距离较远或者有特殊需要的场合，需要加温度变送器。
温度变送器接收一次元件信号转变为远传电压或电流信号，通过特定的转换方式转变成标准工业信号进行输出。
温度变送器可将一次检测元件的电阻或热电动势信号转换成与温度成线性关系的4～20mA电流信号、0-5V或0-10V电压信号、RS485数字信号输出。
下面接着介绍一下关于温度变送器的原理知识：温度变送器主要由温敏传感器、测量电路、运算放大电路、V/I转换电路等组成，温敏传感器主要采用铂热电阻或半导体热敏电阻，温敏传感器感受到环境温度的变化输出相应的电信号值，此电信号输入相应的测量电路转换成相应的电压信号，经线性校正、放大后输入V/I转换电路，分别转换成4-20mA的标准直流信号，且与所测量的温度值成线性关系。
温敏传感器一般具有两种安装方式：即传感器与其它电子元件一同分布于变送器模块电路实现信号传输。
除具有测量参数信号功能外，部分变送器还具有本地显示单元功能，它主要由A/D转换电路、显示电路及液晶数字显示器组成。
变送器
输入回路
整流滤波
直流－交流 变换器
24V直流电压
Vz
＋ －
I0
电压放大
Vf
功率放大
输出隔离
Vi
V0
反馈回路 供电 量程单元 放大单元 信号
图5 四线制温度变送器结构示意图
温度变送器的正确使用
要选用与输入信号类型相符的温度变 送器，并注意分度号匹配、接线等 热电偶与温度变送器配接时，要注意冷 端温度补偿。变送器的输入回路是冷端温 度自动补偿电桥，为了使得热电偶冷端温 度与变送器上的补偿电阻感受同样的温度， 通常将热电偶补偿导线连接到温度较为稳 定的变送器的接线端上
两线制
两线制是指变送器与控制室之间仅用 两根导线传输。这两根导线既是电源线又 是信号线，节省了大量电缆费用，又有利 于安全防爆。
现场
控制室
电源装置
现场
控制室
电源装置
变送器
接收仪表
变送器
接受仪表
图4 四线制与两线制传输示意图
四线制温度变送器总体结构如图5所示， 对不同类型，只是输入回路和反馈回路有所 变化。
一、变送器的量程迁移和零点迁移 实际使用中，由于测量要求或测量条 件发生变化，需要根据输入信号的下限值 和上限值调整变送器的零点和量程。 1、量程迁移 量程迁移的目的是使变送器的输出信 号的上限值与测量范围的上限值相对应。
量程迁移后，变送器输出和输入特性曲 线的斜率要发生变化。 量程迁移是靠调整反馈系数F或转换系统 C来实现的。 通常是改变反馈系数F实现量程调整，F 大，量程就大；F小，量程就小。 量程迁移相当于改变图2变送器输入和 输出特性曲线的斜率。
比较部分
输入转换部分
输入转换部分：
温度变送器调试与检测(电子教材)
温度变送器调试与检测目录一．项目描述 (3)二．系统框图 (4)三．电路工作原理 (5)四．PCB图 (11)五．元件清单 (12)六．单板调试 (16)七．整机装配 (23)八．整机调试与检测 (23)九．评价和考核 (24)十．故障的查找与排除 (26)一．项目描述在工业现场，需要对温度、压力、速度、角度、湿度、流量等各类非电物理量进行测量，测量这些非电物理量时，首先需要转换成模拟量电信号，然后通过导线传输到几百米外的控制中心或显示设备上。
这种将物理量转换成标准信号 4～20 mA 或（1～5 V）的仪表称为变送器。
工业上主要有电压、电流两种变送器，但最广泛采用的是用 4～20 mA 电流来传输模拟量。
本项目可以将工业现场采集的温度转换成标准信号 4～20 mA 和（1～5 V）,同时可以把采集的温度值在采集点用LCD显示。
1．项目的功能和性能1）具有过流、过压保护功能。
2）输出一路标准信号 4～20 mA3）输出一路标准信号1～5 V4）能把采集的温度使用LCD显示出来5）温度测量范围0 ︒C～＋100 ︒C。
2. 温度变送器的主要技术参数1）额定工作电压：＋24 V±20%。
2）最小工作电压：> 12 V。
3）极限工作电压：≤30 V。
4）额定输出过流限制保护：内部限制 25 mA＋10%。
5）两线端口接错保护：电源反接保护。
6）工作温度：－30 ︒C～＋80 ︒C。
7）测量误差：1 ︒C。
二．系统框图项目的系统框图如图1所示。
图1 系统框图各部分的原理及功能如下：①电源处理电路。
本部分电路把24V电压转换为一路基准电压源和一路工作电源。
②传感器。
制作温度变送器需要用到传感器，传感器完成温度的采集，该项目中采用 Pt100 热电阻来采集温度信号。
③调理电路（采集、放大和校正电路）。
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
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原理
1、成效与特性
TT302是一种将温度、温差、毫伏等工业进程参数转变为现场总线数字信号的变送器，它还具有操控成效，起到了基地式(现场)外表的效果。
TT302丈量温度配用RTD(热电阻)或热电偶，但也可配用其他具有电阻或毫伏输入的传感器，比如低温计、负荷传感器、电阻或方位指示器等。
TT302选用数字窍门后能完结下列功用：单一的类型能承受多种传感器、宽量程范畴、单值或差值丈量;在现场和操控室之直接口简略，可大大添加设备和维护费用，能承受二路输出，也即是说有两个丈量点，准确度为0.02%。
TT302温度变送器内装AI(仿照输出)、PID(份额加积分加微分操控)、ISS(输出挑选)、(线性化)和ARTH(核算)等5种成效模块。
它们具有可由玩家组态的底子成效，各类成效模块都有输出、输入，并装有参数和一个算法。
各成效模块用一个标识符来表明，成效模块的输出、输入等能用其他外表从总线上读出，它们之间也能彼此联接，其他外表也能写入模块的输出。
TT302与其他现场总线外表互连组成现场总线操控琐细。
玩家可经过成效模块的联接建立适宜操控运用所需的操控战略。
2、硬件组成原理
由TT302输出板、主电路板和显现板构成。
TT302承受来自热电偶(TC)、mV呈现器、热电阻(ohm)传感器的信号，这些输出信号必需在规矩范畴内。
电压规矩范畴为50~500mV，电阻的规矩范畴为0~200W。
量程可以组态。
①输出板
MUX为多路改换器，它的效果是确保传感器端子到信号调度板接收的电压信号是正确的端子间电压。
信号调度板的成效是给输出信号乘上一个正确的增益以适宜A/D(模/数)改换器的信号接收范畴。
电源阻隔和信号阻隔的效果是防止输出信号与地构成地环电流而引进烦扰。
来自主电路板CPU的操控信号和来自A/D改换器的信号经过光电耦合器传输，然后完结了信号电的阻隔。
相同，输出板上的电源也必需是阻隔的，电源阻隔是选用把直流改换为一高频沟通，并运用变压器分隔电的联络来完结的。
②主电路板
中心处置器CPU是TT302的中心部件，它操控着悉数外表各个部件的和谐使命、线性化和通讯。
琐细程序存贮于CPU内部的只读存贮器PROM，运算数据暂存贮于RAM，假设电源开关断开，RAM中的数据就会损失。
可是，CPU内还有一个非易失性存贮器EEPROM，当电源开关断开时，这里的数据仍保管。
因而，少量重要的标定、组态和辨识等运用程序都存贮在这里。
主电路板上的EEPROM存贮器用来存贮组态参数(指成效模块的参数)。
CPU与信号整形之间是通讯操控器，此操控器用来监督现场总线上的占空系数(或情况)，调制和解调通讯信号，引进和删去数字信号中初步和结束的定界符。
本机调理为两个干簧管(也称磁性开关)[1]。
在本机调理时，不用敞开外表的端盖，即在外表的电路悉数被密封的情况下，运用磁棒的置入与置出就可触发TT302内的磁开关，实施外表的组态和调理，然后使现场外表内的电子元件不与现场的恶劣环境直触摸摸，大大延伸了电子元件的运用寿数，也使外表适应恶劣环境的功用失掉前进。
TT302是由现场总线供电的，供电电压为9~32VDC。
在供电的一起，外表的输出-输入的数字信号也由现场总线传输，与二线制仿照变送器附近，但现场总线中的数字信号是双向的，并且传输的是多个信号。
信号规程符合IEC-1158-2，本安，隔爆。
③显现板
显现板是一个从CPU接收数据的微功耗液晶显现器，它为四位半数字值和五位字母的LCD(液晶显现器)。
三、运用[2]
当时，在中国已有十几家工业企业选用了Smart公司的302现场总线操控琐细。
安庆石化腈纶厂是本国首要选用Smart302现场总线操控琐细的厂家，其现场总线操控琐细运用表明图如图2所示。
PCI为进程操控接口卡，它经过卡上的OPRAM(双口RAM)与PC机CPU实施快速信息沟通，然后完结PC机与悉数现场总线外表间的信息沟通，而PC机的CPU重要从事办理使命。
每块卡可接4个相互独立的通道，每个通道下可挂接4块总线安全栅(SB302)。
总线安全栅除了起总线安全阻隔效果外，还起总线供电和总线重复器(缩小器)效果。
LD302是一种将差压、绝压、差压、液位和流量等工业进程参数转变为现场总线数字信号的变送器，它还具有操控成效，起到了基地式外表的效果。
TT302可就地完结温度的自动操控，一起把温度信号经过现场总线传送给操作站。
FI302是把现场总线数字信号改换为4~20mADC电流信号的改换器，IF302是把4~20mA (DC)电流信号改换为现场总线数字信号的改换器。
这两个改换器可使现场总线操控琐细与常规仿照操控琐细相连。
操作站选用一般工控机及AIMAX-WIN人机界面软件。
双向的全数字通讯总线从操控室的操作站不断延伸到现场外表，两端节约了许多A/D、D/A等环节，既可前进琐细的精度，又可添加I/O卡及其设备空间，因而可以大大添加作业和维护方面的费用。
在安全牢靠性方面，因为操控成效下放在遍地的现场总线外表内，然后将危险涣散，大大前进了琐细的牢靠性。
四、结束语
现场总线操控琐细的出色性是不容置疑的，因而，象TT302这样的现场总线外表是很有展开未来的外表，它将使保存的传感器或变送器消逝，然后创始一个工业操控的新时代。