[發(fā)明專利]智能溫度隔離變送器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810229646.1
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN101419098A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁金華
• 申請（專利權(quán)）人: 大連工業(yè)大學
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18;G01K7/21
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 趙淑梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種既具有溫度測量又具有隔離變送功能的測量儀表。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是工業(yè)現(xiàn)場用得最多的侍測物理量。鉑電阻是測 溫中常用的傳感器，被用來作為0-926℃溫度區(qū)內(nèi)的國際標準溫度計。盡管溫度 變送器很多，但其它類型的溫度變送器在一定程度上存在不足之處：

1、在測量中，連線電阻所引起的誤差是不可忽視的，通常可采用三線制進 行測量，但其它類型溫度變送器的補償導線通常接在低電位端，簡稱地端，致 使補償精度低，測量誤差增大。

2、采用電位器進行零點或滿度校準，由于所使用的電位器隨時間和溫度變 化較大，使溫度變送器發(fā)生了不可避免的零點漂移和溫度漂移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述其它類型產(chǎn)品的不足提出改進方案，研制一種智能溫度隔 離變送器。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：采用三線制進行測量，即恒流供電導線，補償導 線和地線，設(shè)置有溫度傳感器，LED數(shù)碼管，DC-DC隔離電源，DC24V電壓輸入， 單片機，采用CPU的DA變換功能，直接輸出恒流，供給溫度傳感器，單片機本 身的兩路24位AD轉(zhuǎn)換通道分別與恒流供電導線、補償導線相連接；利用單片 機的可編程計數(shù)陣列的脈寬調(diào)制(PWM)功能，采用脈寬調(diào)制，利用光電隔離器 件，通過V/I電流電壓轉(zhuǎn)換，送出隔離的DC4-20mA信號；按鍵“SET”，“+”， “-”，“STORE”通過軟件進行零點、滿度校準和利用4按鍵進行輸出的零點DC4mA 和滿度DC20mA設(shè)置。補償導線接在溫度傳感器電源端，即高端補償接法；單片 機本身的兩路24位AD轉(zhuǎn)換通道分別與恒流供電導線A、補償導線B相連接；與 恒流供電導線A相連接的轉(zhuǎn)換通道AD0的電壓為V_A1，與補償導線B相連接的轉(zhuǎn) 換通道AD1的電壓為V_B1，V_B1的電壓大小，由Pt100鉑電阻產(chǎn)生的電壓和C導線 電阻產(chǎn)生的電壓之和；V_A1的電壓大小則由Pt100鉑電阻產(chǎn)生的電壓、A導線電 阻和C導線電阻所產(chǎn)生的電壓之和，測量時，本智能溫度變送器利用公式V_Pt＝V_B1- (V_A1-V_B1)，得出Pt100鉑電阻所產(chǎn)生的電壓V_Pt。

本發(fā)明的有益效果是：采用高端補償導線的連接方法，可實現(xiàn)準確補償，測 量誤差小。利用4按鍵進行零點滿度數(shù)字校準，并利用C8051F350CPU自帶的閃 存存儲空間直接存儲設(shè)定校準值，避免了零點漂移和溫度漂移。

附圖說明

圖1為智能溫度隔離變送器原理框圖。

圖2為低端補償接法簡圖。

具體實施方式

高端補償接法測量誤差小的原理為：在圖1中，利用智能溫度隔離變送器 所采用C8051F350CPU的DA變換功能，直接輸出恒流，供給Pt100鉑電阻溫度 傳感器，A為恒流供電導線，B為補償導線，C為地線，補償導線接在Pt100鉑 電阻電源端，即高端D點。設(shè)導線A、B、C導線的電阻為R，鉑電阻的電阻為R_Pt， 恒流為I，則AD0的電壓為V_A1，AD1的電壓為V_B1。

圖1中，V_B1的電壓大小，由Pt100鉑電阻產(chǎn)生的電壓和C導線電阻產(chǎn)生的 電壓之和。V_A1的電壓大小則由Pt100鉑電阻產(chǎn)生的電壓、A導線電阻和C導線 電阻所產(chǎn)生的電壓之和。因此只要利用公式1，就可以方便地求出Pt100鉑電阻 所產(chǎn)生的電壓V_Pt。

V_Pt＝V_B1-(V_A1-V_B1)????(公式1)

＝2V_B1-B_A1

＝2I(R_Pt+R)-(IR_Pt+R+R)

＝IR_Pt

圖2中V_A2的電壓與圖1中的V_A1的電壓相同，但V_B2的電壓僅由C導線的電 阻產(chǎn)生。這樣，Pt100鉑電阻所產(chǎn)生的電壓V_Pt：

(公式2)