專利名稱：智能溫度隔離變送器的制作方法
技術領域：
本實用新型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：
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。C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?？刹捎萌€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
本實用新型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。
本實用新型的技術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，其特征在于補償導線接在溫度傳感器電源端；恒流供電導線 與溫度傳感器相連接，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；單片機連接到光電隔離器件，再連接到V/I電流電壓轉(zhuǎn)換 器件，再連接到DC4mA-20mA輸出口；設置了進行零點、滿度校準的"SET"， "+，，，"畫"，"STORE" 4個按鍵。
本實用新型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定校準值，避免了零點漂移和溫度漂移。

圖1為智能溫度隔離變送器原理框圖。
3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 (單片機)的DA變換功能，直接輸出恒流，供給PtlOO 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PtlOO鉑電阻電源端，即高端D點。設導線A、 B、 C導線的電阻為i ，鉑 電阻的電阻為&，恒流為八則ADO的電壓為乙"AD1的電壓為^。
圖1中，^'的電壓大小，由PtlOO鉬電阻產(chǎn)生的電壓和C導線電阻產(chǎn)生的 電壓之和。乙的電壓大小則由PtlOO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l，就可以方便地求出PtlOO鉑電阻 所產(chǎn)生的電壓「"。<formula>formula see original document page 4</formula>圖2中^的電壓與圖1中的^的電壓相同，但^的電壓僅由C導線的電
阻產(chǎn)生。這樣，PtlOO鉬電阻所產(chǎn)生的電壓^':
<formula>formula see original document page 4</formula>
在理論上，圖1圖2的Ptl00鉑電阻所產(chǎn)生的電壓「"值是一樣的，但實際 上卻存在明顯的區(qū)別。原因是，無論對調(diào)理電路，還是AD轉(zhuǎn)換單元，都存在 死區(qū)電壓問題(即不靈敏區(qū))。若信號較小，處于不靈敏區(qū)附近，則測量必然存 在誤差。例如圖2中的^2電壓僅由c導線的電阻產(chǎn)生，由于本身導線的電阻較
小，從而所產(chǎn)生的電壓信號也較小，因此實際上很難做到完全補償。相反，采 用本發(fā)明所給的高端補償接法，電壓&i， ^中均包含了Ptl00鉑電阻所產(chǎn)生的 電壓，因此不存在信號較小問題，可以說完全補償了導線電阻的影響。
本智能溫度隔離變送器，采用C8051F350CPU，利用CPU本身自帶的DA 恒流(輸出電流大小為DC0-2mA)輸出轉(zhuǎn)換功能，直接作為激勵PtlOO鉑電阻的恒流信號，軟件可編程的輸出電流大小，可以隨不同測溫范圍進行相應的數(shù) 字調(diào)整，使Pt100鉑電阻產(chǎn)生的滿度電壓信號正好符合AD采樣的電壓范圍得到 最大的采樣分辨率。避免采用外圍恒流電路，節(jié)省成本。
分別利用C8051F350CPU本身的兩路24位AD轉(zhuǎn)換通道，按照圖1接線。 因C8051F350CPU的AD轉(zhuǎn)換通道，內(nèi)部含有可變增益(PGA)放大單元，可對電 壓直接^， ^進行采樣，通過軟件利用公式1進行數(shù)字計算。
利用C8051F350CPU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，利用光電隔離器件送出隔離的DC4-20mA信號。
如圖1所示，利用4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設置。
利用兩位LED數(shù)碼管進行分時顯示溫度值，也可顯示恒流輸出值、PtlOO 電阻阻值和電線電阻值。
權利要求1、一種智能溫度隔離變送器，采用三線制進行測量，即恒流供電導線，補償導線和地線，設置有溫度傳感器，LED數(shù)碼管，DC-DC隔離電源，DC24V電壓輸入，單片機，其特征在于補償導線接在溫度傳感器電源端；恒流供電導線與溫度傳感器相連接，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；單片機連接到光電隔離器件，再連接到V/I電流電壓轉(zhuǎn)換器件，再連接到DC4mA-20mA輸出口；設置了進行零點、滿度校準的“SET”，“+”，“-”，“STORE”4個按鍵。
2、 如權利要求1所述的智能溫度隔離變送器，其特征在于溫度傳感器為 Ptl00鉬電阻。
3、 如權利要求1所述的智能溫度隔離變送器，其特征在于所述的單片機為C8051F350CPU。
專利摘要一種智能溫度隔離變送器，應用在工業(yè)現(xiàn)場，是既具有溫度測量又具有隔離變送功能的測量儀表。溫度傳感器為Pt100鉑電阻，采用三線制進行測量，即恒流供電導線，補償導線和地線，采用高電位，簡稱高端補償導線的連接方法，補償導線接在Pt100鉑電阻電源端，可實現(xiàn)準確補償，測量誤差小。同時利用4按鍵進行零點滿度數(shù)字校準，并利用單片機自帶的閃存存儲空間直接存儲設定校準值，避免了零點漂移和溫度漂移。
文檔編號G01K7/16GK201311329SQ20082023156
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權日2008年12月9日
發(fā)明者丁金華 申請人:大連工業(yè)大學