(完整版)12 温度变送器(一)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
t t
> 功率放大电路
功率放大器把运算放大器输出的 直流电压信号转换成具有一定负 载能力的交流电流信号，通过隔 离变压器输出。
复合管起功放作用 引入射极电阻，一方面是为了稳 定功率放大器的工作状态；另一 方面是为了从R4两端取出反馈0副边电流iL经过桥式整流和阻容滤波,得到4-20mA的直流输出电流 I0， I0在R15上的压降U0作为变送器输出电压信号。
二、直流毫伏变送器量程单元
Ui VZ101
R101
UF IC1
VZ102
Uz’
C101
R140 上
S下
UT
R102
R103
R110 R106
Uf’
R115
d
RPc11
R111 RP21 RP22 R114
R116
RP1 R104
RP2
Uf
I1
R105
R109
R107 I2
Uz
直流毫伏变送器量程单元电路原理图
UT Ui U z ' Ui R103I1 RP11I1'
而I1'
R104 R104 RP1
I1
R104 R104 RP1
R103
Uz RP1 // R104
R105
UT
Ui
R103
RP11R104 R104 RP1
R103 RP1 // R104 R105
R115 R115 R116
Uf
RP22 R114 R115 // R116
R106 Uz
R106 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116 R106 R107
R107
R111 RP21 RP22 R114
R116
Uz
R106
Uf’ (= UF)
U
z
I1 R105
RP12 c RP11
I’1
RP1
UZ’ d
R103
UZ
> 反馈回路
▪ 由电阻R106、R107 、R111 、R114~R116及量程电位器RP2 等组成 ▪ 反馈电压Uf引自放大单元功率放大电路射极电阻R4的两端
UF
U
' f
R106
R106 // R107 R111 RP21 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116
Uf’
反馈回路
量程单元
整流滤波 电压放大
直流-交流 变换器
功率放大
Io
隔离输出
Uo
放大单元
供电回路 信号回路
一、放大单元
作用：将量程单元输出的毫伏信号进行电压和功 率放大，输出统一的直流电流信号 Io 和直流电压 信号Uo 组成：集成运算放大器、功率放大器、直流－交 流－直流变换器、隔离输出等
> 电压放大电路
▪ 稳压管VZ0的作用在于当电流输出回路断线时，输出电流I0可以通过 VZ0而流向R15 ，从而保证电压输出信号不受影响。
▪ 二极管VD17、VD18的作用是当输出端6处出现异常正电压时，二极 管短路，将熔断丝烧断，从而对电路起保护作用。
> 直流-交流-直流（DC/AC/DC）变换器
▪ DC/AC/DC变换器用来对仪表进行隔离式供电，是DDZIII型仪表中的一种通用部件。
四线制温度变送器的特点： 1. 在热电偶和热电阻温度变送器中，采用了线性化电路，实现
了变送器输出信号与温度的线性关系。 2. 变送器输入、输出之间具有隔离变压器，并且采取了安全火
花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险 场所的直流毫伏或温度信号。
温度变送器结构方框图
输入回路
Ui、Et
+ Uz’
▪ DC/AC/DC变换器先将电源供给的24v直流电压转换成一 定频率（ 4-5kHz ）的交流方波电压，为功率放大器提供 方波电源；
▪ 再经整流、滤波和稳压，转换成直流电压，为运算放大 器和量程单元提供直流电源。
▪ 该变换器的核心部分是DC/AC变换电路，其实质是一个 磁耦合对称推挽式多谐振荡器。
R115 Uf
UT
Ui
R103
RP11R104 R104 RP1
R103 RP1 // R104 R105
U
z
> 输入输出关系
UF
U
' f
R106 // R107 R111 RP21 R106 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116
R116
RP1 R104
RP2
Uf
I1
R105
R109
R107 I2
Uz
> 输入回路
▪ 电阻R101、R102及稳压管VZ101、VZ102分别起限流和限压作用
▪ C101用以滤除输入信号Ui中的交流分量
▪ 电阻R103、R104 、R105及零点调整电位器RP1组成零点调整和零点迁 移电路，基准电压Uz由集成稳压器提供，为+5v
> 输入信号断路报警电路
开关位于“上”位置时，如果输入信号开路，R110上的压降
（0.3v）通过电阻R140加到IC1的同相端，使变送器输出超过
20mA。
UF
R101
IC1
Ui VZ101
VZ102
Uz’
C101
R140 上
S下
UT
R102
R103
R110 R106
Uf’
R115
d
RPc11
R111 RP21 RP22 R114
主要内容
▪ 变送器概述 ▪ 放大单元工作原理
• 电压放大、功率放大、隔离输出、直流－交流－直 流变换器
▪ 直流毫伏变送器量程单元 ▪ 热电偶温度变送器量程单元
• 原理图、冷端温度补偿、线性化
▪ 热电阻温度变送器量程单元
• 原理图、线性化、引线电阻补偿
温度变送器概述
作用： ▪ 与测温元件配合使用，将温度信号转换成为统一的标
用直接耦合的方式将来自量程单 元的微弱信号加以放大。
UF
IC1
UT
为降低由于温漂引起的误差，所采用的线性集成电路 应是低漂移型的高增益运算放大器。
当温度变送器的最小量程Ui 为3mV，温升t为30oC， 要求附加误差小于等于0.3%时，通过计算可得失调电 压的温漂系数：
UOS Ui 0.3V oC
准信号； ▪ 作为直流毫伏变送器使用，以将其它能够转换成直流
毫伏信号的工艺变量也转换成为统一的标准信号。
与测温元件配合使用时，温度变送器的输出有两种形式： ▪ 输出与温度之间呈线性关系 ▪ 输出与温度之间呈非线性关系 两种形式的区别仅在于变送器中有否非线性补偿电路
四线制温度变送器
三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器、热电阻温度变 送器
> 功率放大电路
功率放大器把运算放大器输出的 直流电压信号转换成具有一定负 载能力的交流电流信号，通过隔 离变压器输出。
复合管起功放作用 引入射极电阻，一方面是为了稳 定功率放大器的工作状态；另一 方面是为了从R4两端取出反馈0副边电流iL经过桥式整流和阻容滤波,得到4-20mA的直流输出电流 I0， I0在R15上的压降U0作为变送器输出电压信号。
二、直流毫伏变送器量程单元
Ui VZ101
R101
UF IC1
VZ102
Uz’
C101
R140 上
S下
UT
R102
R103
R110 R106
Uf’
R115
d
RPc11
R111 RP21 RP22 R114
R116
RP1 R104
RP2
Uf
I1
R105
R109
R107 I2
Uz
直流毫伏变送器量程单元电路原理图
UT Ui U z ' Ui R103I1 RP11I1'
而I1'
R104 R104 RP1
I1
R104 R104 RP1
R103
Uz RP1 // R104
R105
UT
Ui
R103
RP11R104 R104 RP1
R103 RP1 // R104 R105
R115 R115 R116
Uf
RP22 R114 R115 // R116
R106 Uz
R106 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116 R106 R107
R107
R111 RP21 RP22 R114
R116
Uz
R106
Uf’ (= UF)
U
z
I1 R105
RP12 c RP11
I’1
RP1
UZ’ d
R103
UZ
> 反馈回路
▪ 由电阻R106、R107 、R111 、R114~R116及量程电位器RP2 等组成 ▪ 反馈电压Uf引自放大单元功率放大电路射极电阻R4的两端
UF
U
' f
R106
R106 // R107 R111 RP21 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116
Uf’
反馈回路
量程单元
整流滤波 电压放大
直流-交流 变换器
功率放大
Io
隔离输出
Uo
放大单元
供电回路 信号回路
一、放大单元
作用：将量程单元输出的毫伏信号进行电压和功 率放大，输出统一的直流电流信号 Io 和直流电压 信号Uo 组成：集成运算放大器、功率放大器、直流－交 流－直流变换器、隔离输出等
> 电压放大电路
▪ 稳压管VZ0的作用在于当电流输出回路断线时，输出电流I0可以通过 VZ0而流向R15 ，从而保证电压输出信号不受影响。
▪ 二极管VD17、VD18的作用是当输出端6处出现异常正电压时，二极 管短路，将熔断丝烧断，从而对电路起保护作用。
> 直流-交流-直流（DC/AC/DC）变换器
▪ DC/AC/DC变换器用来对仪表进行隔离式供电，是DDZIII型仪表中的一种通用部件。
四线制温度变送器的特点： 1. 在热电偶和热电阻温度变送器中，采用了线性化电路，实现
了变送器输出信号与温度的线性关系。 2. 变送器输入、输出之间具有隔离变压器，并且采取了安全火
花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险 场所的直流毫伏或温度信号。
温度变送器结构方框图
输入回路
Ui、Et
+ Uz’
▪ DC/AC/DC变换器先将电源供给的24v直流电压转换成一 定频率（ 4-5kHz ）的交流方波电压，为功率放大器提供 方波电源；
▪ 再经整流、滤波和稳压，转换成直流电压，为运算放大 器和量程单元提供直流电源。
▪ 该变换器的核心部分是DC/AC变换电路，其实质是一个 磁耦合对称推挽式多谐振荡器。
R115 Uf
UT
Ui
R103
RP11R104 R104 RP1
R103 RP1 // R104 R105
U
z
> 输入输出关系
UF
U
' f
R106 // R107 R111 RP21 R106 // R107 R111 RP2 R114 R115 // R116
R116
RP1 R104
RP2
Uf
I1
R105
R109
R107 I2
Uz
> 输入回路
▪ 电阻R101、R102及稳压管VZ101、VZ102分别起限流和限压作用
▪ C101用以滤除输入信号Ui中的交流分量
▪ 电阻R103、R104 、R105及零点调整电位器RP1组成零点调整和零点迁 移电路，基准电压Uz由集成稳压器提供，为+5v
> 输入信号断路报警电路
开关位于“上”位置时，如果输入信号开路，R110上的压降
（0.3v）通过电阻R140加到IC1的同相端，使变送器输出超过
20mA。
UF
R101
IC1
Ui VZ101
VZ102
Uz’
C101
R140 上
S下
UT
R102
R103
R110 R106
Uf’
R115
d
RPc11
R111 RP21 RP22 R114
主要内容
▪ 变送器概述 ▪ 放大单元工作原理
• 电压放大、功率放大、隔离输出、直流－交流－直 流变换器
▪ 直流毫伏变送器量程单元 ▪ 热电偶温度变送器量程单元
• 原理图、冷端温度补偿、线性化
▪ 热电阻温度变送器量程单元
• 原理图、线性化、引线电阻补偿
温度变送器概述
作用： ▪ 与测温元件配合使用，将温度信号转换成为统一的标
用直接耦合的方式将来自量程单 元的微弱信号加以放大。
UF
IC1
UT
为降低由于温漂引起的误差，所采用的线性集成电路 应是低漂移型的高增益运算放大器。
当温度变送器的最小量程Ui 为3mV，温升t为30oC， 要求附加误差小于等于0.3%时，通过计算可得失调电 压的温漂系数：
UOS Ui 0.3V oC
准信号； ▪ 作为直流毫伏变送器使用，以将其它能够转换成直流
毫伏信号的工艺变量也转换成为统一的标准信号。
与测温元件配合使用时，温度变送器的输出有两种形式： ▪ 输出与温度之间呈线性关系 ▪ 输出与温度之间呈非线性关系 两种形式的区别仅在于变送器中有否非线性补偿电路
四线制温度变送器
三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器、热电阻温度变 送器