專利名稱：多功能變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型電氣技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多功能變送器。
背景技術(shù)：
目前市場上工業(yè)信息采集有二線制和三、四線制兩種不同類別，二線制僅用于壓力、流量等有電橋傳感的地方，在加上其精度沒有四線制高，因而使用者已越來越少?，F(xiàn)在 市場上仍有的二線制，其變送器也都是使用AD693AQ或XTR110，這兩種類型的4 20mA環(huán) 流專用集成電路價格昂貴，每片都在百元左右。九十年代至今，別的集成芯片均在不斷降 低價格，而這兩種專用集成芯片絲毫沒有降價的跡象。目前市場上，工業(yè)信息采集的遠(yuǎn)傳方 式，有二線制，三、四線制和補(bǔ)償導(dǎo)線等。所涉及的傳感器，變送器，隔離器和配電器等，品種 繁雜，性能普遍不好，耗電、運(yùn)行成本高、維護(hù)使用極不方便。因此迫切需要一種高性能、低 價位、用電省、使用維護(hù)容易、對各種物理量都能統(tǒng)一連接的電信號變送器來提高工業(yè)自控 的數(shù)據(jù)采集的薄弱環(huán)節(jié)，突破制約工業(yè)自控發(fā)展的瓶頸。當(dāng)擁有高精度配電隔離安全柵后， 也需要有一種高品位的遠(yuǎn)傳變送器與之匹配連接，形成一個完整的系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決技術(shù)問題是提供一種多功能變送器，該多功能變送器成本低、 適用于不同的傳感器，放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為一種多功能變送器，其特征在于，包括穩(wěn)壓電路、可調(diào)分壓電路、差分放大電路、傳 感器以及環(huán)流驅(qū)動電路；所述的穩(wěn)壓電路與可調(diào)分壓電路連接，可調(diào)分壓電路與傳感器的 供電端連接；傳感器的信號輸出端與差分放大電路的信號輸入端連接；差分放大電路的信 號輸出端接環(huán)流驅(qū)動電路的輸入端；接環(huán)流驅(qū)動電路的輸出端為本多功能變送器的信號輸 出端；所述的可調(diào)分壓電路為至少由2個可調(diào)電阻和2個非可調(diào)電阻串接而成，所述的2個 可調(diào)電阻為第一可調(diào)電阻和第二可調(diào)電阻。差分放大電路采用差分運(yùn)算放大器，用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的第三可調(diào)電阻與差分運(yùn) 算放大器相接。所述的穩(wěn)壓電路采用MC7806和MC7906芯片；差分放大電路采用LT1058芯片，環(huán) 流驅(qū)動電路采用XTRl 16芯片。本多功能變送器的信號輸出端與配電隔離安全柵連接。實(shí)用新型的有益效果多功能變送器是在于有了高精度二線制配電隔離安全柵之后，對于工業(yè)自動控制 數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的其他環(huán)節(jié)，如傳感器、變送器、隔離器等，仍舊是雜亂無章，急需從整體上有 一個完滿解決，多功能變送器是在這種情況下研制成功的。其特征在于為了克服電流變化 所引起電壓波動的影響，首先將配電器送來的19.0 19. 8V，在中間截取一段正負(fù)6V進(jìn)行 精密穩(wěn)定濾波。其一路送到差分放大器，給差分放大器提供精密的穩(wěn)壓電源，另一路則送往各種不同的傳感電路。根據(jù)傳感電路的不同，通過調(diào)整RWl和RW4改變傳感電路的輸入電 源電壓。圖2中的傳感器為一個由四個電阻組成的電橋，其中一個電阻是可以根據(jù)承受壓力改變電阻值的擴(kuò)散硅感壓元件，在圖2中用四個R表示。多功能變送器模塊通過RWl和 RW4兩端給這四個電阻提供電源，同時由于擴(kuò)散硅受到壓力導(dǎo)致電橋不平衡，才造成差壓信 號傳入多功能變送器的信號輸入端。圖1中標(biāo)注的“各種傳感電路板”就是傳感器，其中左 邊兩根線是多功能變送器提供電源的，右邊兩根線是傳感器用于輸出信號的。例如壓力傳 感橋電路就把電源兩端定在士2V，而溫度、流量等傳感電路則應(yīng)根據(jù)需要鎖定在不同的值。 所謂多功能就是設(shè)計了一種非常靈活，有足夠?qū)挾鹊目烧{(diào)電源。傳感電路有了這樣的供電 電源，就能產(chǎn)生10 60mV的差分電壓，5 7V的共模電壓傳送到差分放大器。差分放大器 有了這樣的輸入?yún)?shù)，并通過RW2調(diào)整放大倍數(shù)K，K值調(diào)整范圍從50 200倍，從差分放 大器Ul第8腳輸出，把差分放大器中剩下的第四運(yùn)放做成負(fù)反饋伺服放大器。Ul的13、14 管腳相連，經(jīng)過RW3微調(diào)與XTR116的輸入管腳連接，具有0. 8 5V，40 200 μ A的輸入。 完全滿足了 XTR116的各項參數(shù)要求，因此在整體上取得了非常好的效果。采用用活塞式壓 力計做試驗，一端是壓力計上砝碼的重量，另一端是經(jīng)過隔離濾波的4 20mA電流，經(jīng)過如 此多的環(huán)節(jié)，兩者間的總精度仍然達(dá)到士0. 0.5%，是多項創(chuàng)新來之不易的結(jié)果。多功能變送器的市場效益是二方面合成的，其一它是配電隔離安全柵的配套產(chǎn) 品，兩者之間的連接參數(shù)完全吻合匹配。有了它，配電隔離安全柵的優(yōu)勢才能充分體現(xiàn)出 來，才是真正的高精度二線制進(jìn)現(xiàn)場的完整體系結(jié)構(gòu)。市場效益的另一方面就是多功能變 送器嚴(yán)格區(qū)別于市場上形形色色的壓變、溫度、隔離器仿制產(chǎn)品，多功能變送器是用普通的 運(yùn)算放大器和價位低的專用芯片XTR116組成，市場上的仿制產(chǎn)品均用高價位4 20mA環(huán) 流專用芯片XTRllO或AD693AQ等組成，多功能變送器的成本只有仿制品的四分之一。其重 要意義還在于打破了大規(guī)模專用芯片壟斷了變送器的局面，開闊了工業(yè)自控數(shù)據(jù)采集的新 途徑。

圖1為變送器原理圖。配電器供DC19.0 19.8V.在同一對線上多功能變送器 向配電器饋送4 20mA本安電流。圖2為變送器電路圖；圖3為配電隔離安全柵原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:如圖1和2所示，一種多功能變送器，包括穩(wěn)壓電路、可調(diào)分壓電路、差分放大電 路、傳感器以及環(huán)流驅(qū)動電路；所述的穩(wěn)壓電路與可調(diào)分壓電路連接，可調(diào)分壓電路與傳感 器的供電端連接；傳感器的信號輸出端與差分放大電路的信號輸入端連接；差分放大電路 的信號輸出端接環(huán)流驅(qū)動電路的輸入端；接環(huán)流驅(qū)動電路的輸出端為本多功能變送器的信 號輸出端；所述的可調(diào)分壓電路為至少由2個可調(diào)電阻(RWl和RW4)和2個非可調(diào)電阻串接而成。 差分放大電路采用差分運(yùn)算放大器，用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的第三可調(diào)電阻(即圖2 中的RW2)與差分運(yùn)算放大器相接。所述的穩(wěn)壓電路采用MC7806和MC7906芯片；差分放大電路采用LT1058芯片，環(huán) 流驅(qū)動電路采用XTRl 16芯片。本多功能變送器的信號輸出端與配電隔離安全柵連接。配電隔離安全柵包括正負(fù)電源形成電路、正弦波振蕩電路、調(diào)制頻率整形電路、配 電電壓形成電路、信號采集器、I/I轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動器和隔離整流輸出電路；所述的正負(fù)電源 形成電路、正弦波振蕩電路、調(diào)制頻率整形電路和配電電壓形成電路依次串接后輸出電壓 到現(xiàn)場傳感器；所述的I/I轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動器的一端通過第一變壓器與調(diào)制頻率整形電路 的輸出端電連接；所述的I/I轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動器的另一端通過第二變壓器接隔離整流輸出 電路；所述的信號采集器接入來自現(xiàn)場傳感器輸出的電流信號，其輸出端接所述的I/I轉(zhuǎn) 換放大驅(qū)動器的信號疊加端。配電安全柵如圖3所示。配電安全柵詳見實(shí)用新型專利ZL 200820158766. 2。整個過程是傳感電路將物理量變成毫伏信號，再通過LT1058輸出4-8V作為信號 電壓傳給XTRl 16，XTRl 16向外電路輸出4_20mA的環(huán)流信息。總之，XTR116的作用是將4-8V 信號電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流，XTRl 16的電源是配電器通過外線送來的。1、穩(wěn)壓電路比較直觀，它從7806到7906穩(wěn)定輸出正負(fù)6V的電壓。2、放大電路主 要由LT1058組成，它接收傳感電路提供的20-100毫伏信號并把該信號放大成XTRl 16能夠 接受的4-8V信號傳送給XTR116。3、XTR116芯片的作用是將4-8V信號變成標(biāo)準(zhǔn)的4_20mA 電流送給計算機(jī)。4、配電隔離安全柵不屬于多功能變送器電路的一部分，它是一個可與多 功能變送器配套的、獨(dú)立的產(chǎn)品。它的作用是將多功能變送器送來的4-20mA隔離后送給計 算機(jī)。LT1058差分放大器的功能是對傳感毫伏信號進(jìn)行放大，這個放大了的信號統(tǒng)一為 0.8-4V，它是給XTR116提供的信號輸入，而不是提供電源。XTR116的電源是配電器從外線 上提供的。圖2中有詳細(xì)的傳感電路，它是由4個R組成的電橋和一個調(diào)零的RW5組成，RWl 和RW4是用于調(diào)整橋電路上下兩個端點(diǎn)的電位。穩(wěn)壓電路通過7806和7906輸出正負(fù)6V電壓，一共12V電壓加在RWl和RW4和傳 感電路之間，而本例中設(shè)定傳感電路占用4V電壓，根據(jù)傳感電路的不同可以把傳感電路兩 端的電壓調(diào)整到4-1OV。本變送器與配電隔離安全柵的連接十分簡單。配電隔離安全柵通過一條雙絞線給 變送器輸送19. OV-19. 8V電壓，給變送器提供電源，變送器接收傳感器的毫伏信號經(jīng)過放 大調(diào)制，在同一對雙絞線上給配電隔離安全柵返回4-20mA信號。配電隔離安全柵收到該信 號后經(jīng)過隔離，再給計算機(jī)輸送的4-20mA，或1-5V。 多功能變送器屬工業(yè)自動控制的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，與配電隔離安全柵連接，匹配組 成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)便可以把壓力、流量、重量、速度、溫濕度和電壓、電流等各種物理量轉(zhuǎn)化成 4 20mA本安電流傳送到計算機(jī)系統(tǒng)的AI端口。完成在復(fù)雜現(xiàn)場工況下，提取優(yōu)質(zhì)信息的 目的。是工業(yè)自控領(lǐng)域的核心部件，是數(shù)據(jù)采取中的多功能接頭。它可以用在冶金、電力、石化、輕工、建材、環(huán)保等各行各業(yè).
權(quán)利要求一種多功能變送器，其特征在于，包括穩(wěn)壓電路、可調(diào)分壓電路、差分放大電路、傳感器以及環(huán)流驅(qū)動電路；所述的穩(wěn)壓電路與可調(diào)分壓電路連接，可調(diào)分壓電路與傳感器的供電端連接；傳感器的信號輸出端與差分放大電路的信號輸入端連接；差分放大電路的信號輸出端接環(huán)流驅(qū)動電路的輸入端；接環(huán)流驅(qū)動電路的輸出端為本多功能變送器的信號輸出端；所述的可調(diào)分壓電路為至少由2個可調(diào)電阻和2個非可調(diào)電阻串接而成，所述的2個可調(diào)電阻為第一可調(diào)電阻和第二可調(diào)電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能變送器，其特征在于，差分放大電路采用差分運(yùn)算放 大器，用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的第三可調(diào)電阻與差分運(yùn)算放大器相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能變送器，其特征在于，所述的穩(wěn)壓電路采用MC7806和 MC7906芯片；差分放大電路采用LT1058芯片，環(huán)流驅(qū)動電路采用XTRl 16芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3任一項所述的多功能變送器，其特征在于，本多功能變送器的信 號輸出端與配電隔離安全柵連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種多功能變送器，其特征在于，包括穩(wěn)壓電路、可調(diào)分壓電路、差分放大電路、傳感器以及環(huán)流驅(qū)動電路；所述的穩(wěn)壓電路與可調(diào)分壓電路連接，可調(diào)分壓電路與傳感器的供電端連接；傳感器的信號輸出端與差分放大電路的信號輸入端連接；差分放大電路的信號輸出端接環(huán)流驅(qū)動電路的輸入端；接環(huán)流驅(qū)動電路的輸出端為本多功能變送器的信號輸出端；所述的可調(diào)分壓電路為至少由2個可調(diào)電阻和2個非可調(diào)電阻串接而成。該多功能變送器成本低、適用于不同的傳感器，放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬。
文檔編號G01D3/032GK201555597SQ20092025958
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者余興, 龍得云, 龍波 申請人:株洲振邦科技實(shí)業(yè)有限公司