四線制熱電阻溫度變送器的製作方法
2023-11-06 17:21:57 2
專利名稱：四線制熱電阻溫度變送器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫度變送裝置，具體而言是涉及一種功耗低、帶負載能力強、 線性精度高的四線制熱電阻溫度變送器。
背景技術：
目前，熱電阻溫度變送器中熱電阻的引線可有二線制、三線制和四線制三種連接方式。四線制熱電阻溫度變送器可完全消除引線的電阻影響，在日常生活中扮演越來越重要的角色，其在各行各業中的應用也日益廣泛。四線制熱電阻溫度變送器在工作過程中，是將一次儀表(這裡就是指熱電阻)的電阻信號變為 PLC (Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)、DCS (Distributed Control System,分布式控制系統)系統所需的標準的4一20mA直流電(或1一5V直流電)信號。這就要求它功耗低、線性精度高、帶負載能力強。但是在現有的四線制熱電阻溫度變送器中，一般採用防短路二極體防止短路；在供電電路中採用推挽三極體振蕩電路把直流24V轉換成方波，通過變壓器變成需要的直流電壓；信號輸出電路採用集成晶片跟隨電壓，經過採樣電阻輸出信號；整個電路的功耗總是保持在輸出信號最大時的最大功耗；此外，電路中有負電源，最大達到負15V，最大壓差為39伏。這些原因導致了現有四線制熱電阻溫度變送器功耗高、帶負載能力不強、線性精度不高的缺點。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種功耗低、帶負載能力強、線性精度高的四線制熱電阻溫度變送器。為實現上述目的，本實用新型提供了一種四線制熱電阻溫度變送器，其包括電源電路、電阻信號輸入電路、線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路，其中，電源電路為線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路供電；電阻信號輸入電路與線性化電路相連並將信號傳輸給線性化電路；線性化電路的輸出端與信號放大電路的輸入端相連，信號放大電路的輸出端與信號調整電路的輸入端相連，信號調整調整電路的輸出端與隔離電路輸入端相連，隔離電路的輸出端與信號輸出電路相連，電阻信號輸入電路的輸入信號經線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、 隔離電路處理後，由信號輸出電路輸出。在根據本實用新型的一種優選實施方式中，信號輸出電路包括輸出電路1和輸出電路2，輸出電路1和輸出電路2的輸入端分別與所隔離電路相連，用於接收隔離電路的信號並輸出。在根據本實用新型的另一種優選實施方式中，電源電路包括三極體T3、三極體 T4、三極體T5、三極體T6，集成晶片⑶4069、三極體Tl以及變壓器U4，外接電壓經過三極體T3、三極體T4、三極體T5、三極體T6限流限壓，再經集成晶片⑶4069、三極體Tl以及變壓器U4，將外接電壓轉換成需要的電壓VA+、VA-、VAO、VB+、VB-、VBO, VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBe 1。在根據本實用新型的另外一種優選實施方式中，線性化電路由平衡電橋及正反饋電阻組成，電阻信號輸入電路的A輸出端經過電阻R9A與集成運放0P-07的輸入埠 3相連接，電阻信號輸入電路的B輸出端經過電阻R2A、電阻R2B、電阻R3A、電阻R!3B分壓後，再經過電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C與集成運放0P-07的輸入埠 2相連接，集成運放0P-07的輸出埠 6與電阻R8C的一端相連，經過電阻RIA、電阻R1B、電阻R8A、電阻R8B、電阻R8C， 形成正反饋電路。在根據本實用新型的一種優選實施方式中，信號放大電路由集成運放0P-07以及電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C、電阻R5A、電阻R5B組成，集成運放0P-07的輸入埠 3與電阻R9A相連，集成運放0P-07的輸入埠 2與電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C串聯，集成運放 0P-07的輸出埠 6通過電阻R5A、電阻R5B與輸入埠 2相連，從而實現對電壓信號放大。在根據本實用新型的另一種優選實施方式中，信號調整電路由電阻R5B、電阻 R6A、電阻R6B、電阻R7A和穩壓管DZ4組成，穩壓管DZ4的輸入端與電阻R5B、電阻R6B的一端相連，穩壓管DZ4的輸出端與R6A、電阻R7A相連，用於當信號與標準信號出現差異時，進行調整，使其與標準信號一致。在根據本實用新型的再一種優選實施方式中，信號隔離電路包括集成運放0P07、 變壓器TO、三極體TO、電阻R9、電阻R10、電容C5、電容C6、二極體D9、二極體D10、二極體 DlU電阻R101、電阻R102、電阻R201、電阻R202、電容C102、電容C103、電容C202、電容 C203，其中，集成運放0P07的輸出埠 6通過電阻R8和二極體D8與三極體的基極相連，三極體TO的集電極與變壓器U5的輸入端的一端相連。在根據本實用新型的另外一種優選實施方式中，信號輸出電路1包括由集成運放 0P07、電阻R105、電阻R106、三極體T101、三極體T102組成的跟隨電路，以及由集成運放 U11B、電阻R109、電阻R110、電阻R111、三極體T103組成的開關電路，集成運放0P07的輸入埠 2與電阻R106相連，集成運放0P07的輸出埠 6與電阻R105相連，電阻R105與三極體TlOl的基極相連，三極體TlOl的發射極與三極體T102的基極相連，集成運放UlIB的輸出埠 7與輸入埠 5之間連接有電阻R109，電阻Rlll的一端與集成運放UllB的輸出埠 7相連，另一端與電阻RllO相連，三極體T103的基極連接於電阻RllO與電阻Rlll之間，三極體T103的發射極與電阻RllO的另一端分別連接有電壓VB1。本實用新型具有的有益效果本實用新型採用集成晶片CD4069控制振蕩，而不是採用功耗大的推挽三極體，同時在信號輸出電路採用開關電路，將電路的最大壓差降低到 M伏，精簡了線性電路，減少了元器件，能夠有效降低功耗，提高負載能力。精簡了線性電路，將零點調整提前到信號放大後，避免了後面電路誤差進一步放大，能夠提高線性精度。
圖1是本實用新型四線制熱電阻溫度變送器的結構示意圖；圖2是本實用新型電源電路的電路原理圖；圖3是本實用新型線性化電路、信號放大電路及信號調整電路的電路原理圖；圖4是本實用新型信號隔離電路的電路原理圖；[0019]圖5是本實用新型信號輸出電路的電路原理圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖對本實用新型進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型的四線制熱電阻溫度變送器包括電源電路、電阻信號輸入電路、線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路。電源電路為線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路供電。電阻信號輸入電路與線性化電路相連並將信號傳輸給線性化電路，線性化電路的輸出端與信號放大電路的輸入端相連，信號放大電路的輸出端與信號調整電路的輸入端相連，信號調整調整電路的輸出端與隔離電路輸入端相連，隔離電路的輸出端與信號輸出電路相連，電阻信號輸入電路的輸入信號經線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路處理後，由信號輸出電路輸出。其中，信號輸出電路可以有一路輸出電路，也可以有多路輸出電路，在本實施方式中，輸出電路包括結構相同的輸出電路1和輸出電路，輸出電路1和輸出電路2的輸入端分別與隔離電路相連，用於接收隔離電路的信號並輸出。如圖2所示，電源電路包括三極體T3、三極體T4、三極體T5、三極體T6，集成晶片 ⑶4069、三極體Tl以及變壓器U4，24V的外接電壓經過三極體T3、三極體T4、三極體T5、三極體T6限流限壓，再經集成晶片⑶4069、三極體Tl以及變壓器U4的作用，將24V外接電壓轉換成需要的電壓 VA+、VA-, VAO、VB+, VB-, VBO、VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBe 1。如圖3所示，線性化電路由平衡電橋及正反饋電阻組成，從圖中可見，電阻信號輸入電路的A輸出端經過電阻R9A與集成運放0P-07的輸入埠 3相連接，阻信號輸入電路的B輸出端經過電阻R2A、電阻R2B、電阻R3A、電阻R!3B分壓後，再經過電阻R4A、電阻R4B、 電阻R4C與集成運放0P-07的輸入埠 2相連接，集成運放0P-07的輸出埠 6與電阻R8C 的一端相連，經過電阻RIA、電阻R1B、電阻R8A、電阻R8B、電阻R8C，形成正反饋電路。信號放大電路由集成運放0P-07以及電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C、電阻R5A、電阻R5B組成，集成運放0P-07的輸入埠 3與電阻R9A相連，集成運放0P-07的輸入埠 2與電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C串聯，集成運放0P-07的輸出埠 6通過電阻R5A、電阻R5B與輸入埠 2 相連，從而實現對電壓信號放大。信號調整電路由電阻R5B、電阻R6A、電阻R6B、電阻R7A和穩壓管DZ4組成，穩壓管DZ4的輸入端與電阻R5B、電阻R6B的一端相連，穩壓管DZ4的輸出端與R6A、電阻R7A相連，用於當信號與標準信號出現差異時，進行調整，使其與標準信號一致。圖4示出了本實用新型信號隔離電路的電路原理圖，圖5示出了本實用新型信號輸出電路的電路原理圖。如圖中所示，信號隔離電路包括集成運放0P07、變壓器TO、三極體 TO、電阻R9、電阻R10、電容C5、電容C6、二極體D9、二極體D10、二極體D11、電阻R101、電阻R102、電阻R201、電阻R202、電容C102、電容C103、電容C202、電容C203，其中，集成運放 0P07的輸出埠 6通過電阻R8和二極體D8與三極體的基極相連，三極體TO的集電極與變壓器U5的輸入端的一端相連。在本實施方式中，信號隔離電路將輸入信號與兩路輸出信號進行了隔離，並分別由信號輸出電路1和信號輸出電路2輸出。由於信號輸出電路1和信號輸出電路2結構一樣，這裡只介紹信號輸出電路1的機構，如圖中5所示，信號輸出電路1包括由集成運放0P07、電阻R105、電阻R106、三極體T101、三極體T102組成的跟隨電路，以及由集成運放U11B、電阻R109、電阻R110、電阻R111、三極體T103組成的開關電路。 集成運放0P07的輸入埠 2與電阻R106相連，集成運放0P07的輸出埠 6與電阻R105 相連，電阻R105與三極體TlOl的基極相連，三極體TlOl的發射極與三極體T102的基極相連，集成運放UlIB的輸出埠 7與輸入埠 5之間連接有電阻R109，電阻Rl 11的一端與集成運放UllB的輸出埠 7相連，另一端與電阻RllO相連，三極體T103的基極連接於電阻 RllO與電阻Rlll之間，三極體T103的發射極與電阻RllO的另一端分別連接有電壓VB1。 信號經過隔離後，通過集成運放0P07、電阻R105、電阻R106、三極體T101、三極體T102組成的跟隨電路，再通過由集成運放U11B、電阻R109、電阻R110、電阻Rll三極體T103組成的開關電路，輸出標準的4--20mA電流。在本實用新型中，採用集成晶片CD4069控制振蕩， 同時在信號輸出電路採用開關電路，並將電路的最大壓差降低到M伏，由此精簡了線性電路，減少了元器件，有效降低了功耗，提高了負載能力。將零點調整提前到信號放大後，避免了後面電路誤差進一步放大，能夠提高線性精度。 當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於包括電源電路、電阻信號輸入電路、線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路，所述電源電路為所述線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路供電；所述電阻信號輸入電路與所述線性化電路相連並將信號傳輸給所述線性化電路；所述線性化電路的輸出端與所述信號放大電路的輸入端相連，所述信號放大電路的輸出端與所述信號調整電路的輸入端相連，所述信號調整調整電路的輸出端與所述隔離電路輸入端相連，所述隔離電路的輸出端與所述信號輸出電路相連，所述電阻信號輸入電路的輸入信號經線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路處理後，由信號輸出電路輸出。
2.如權利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述信號輸出電路包括輸出電路1和輸出電路2，所述輸出電路1和輸出電路2的輸入端分別與所述隔離電路相連，用於接收所述隔離電路的信號並輸出。
3.如權利要求2所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述信號輸出電路1 包括由集成運放0P07、電阻R105、電阻R106、三極體T101、三極體T102組成的跟隨電路， 以及由集成運放U11B、電阻R109、電阻R110、電阻R111、三極體T103組成的開關電路，所述集成運放0P07的輸入埠 2與電阻R106相連，所述集成運放0P07的輸出埠 6與電阻 R105相連，所述電阻R105與所述三極體TlOl的基極相連，所述三極體TlOl的發射極與所述三極體T102的基極相連，所述集成運放UllB的輸出埠 7與輸入埠 5之間連接有電阻R109，所述電阻Rlll的一端與所述集成運放UllB的輸出埠 7相連，另一端與所述電阻RllO相連，所述三極體T103的基極連接於電阻RllO與電阻Rlll之間，三極體T103的發射極與電阻RllO的另一端分別連接有電壓VB1。
4.如權利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述電源電路包括三極體T3、三極體T4、三極體T5、三極體T6，集成晶片⑶4069、三極體Tl以及變壓器U4，所述外接電壓經過三極體T3、三極體T4、三極體T5、三極體T6限流限壓，再經集成晶片⑶4069 、三極體Tl以及變壓器U4，將外接電壓轉換成需要的電壓VA+、NA-、VAO、VB+、VB_、VB0、 VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBel。
5.如權利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述線性化電路由平衡電橋及正反饋電阻組成，所述電阻信號輸入電路的A輸出端經過電阻R9A與集成運放 0P-07的輸入埠 3相連接，阻信號輸入電路的B輸出端經過電阻R2A、電阻R2B、電阻R3A、 電阻MB分壓後，再經過電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C與集成運放0P-07的輸入埠 2相連接，集成運放0P-07的輸出埠 6與電阻R8C的一端相連，經過電阻RIA、電阻R1B、電阻 R8A、電阻R8B、電阻R8C，形成正反饋電路。
6.如權利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述信號放大電路由集成運放0P-07以及電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C、電阻R5A、電阻R5B組成，集成運放0P-07 的輸入埠 3與電阻R9A相連，集成運放0P-07的輸入埠 2與電阻R4A、電阻R4B、電阻 R4C串聯，集成運放0P-07的輸出埠 6通過電阻R5A、電阻R5B與輸入埠 2相連，從而實現對電壓信號放大。
7.如權利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述信號調整電路由電阻R5B、電阻R6A、電阻R6B、電阻R7A和穩壓管DZ4組成，所述穩壓管DZ4的輸入端與電阻R5B、電阻R6B的一端相連，所述穩壓管DZ4的輸出端與R6A、電阻R7A相連，用於當信號與標準信號出現差異時，進行調整，使其與標準信號一致。
8.如權利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特徵在於所述信號隔離電路包括集成運放0P07、變壓器TO、三極體TO、電阻R9、電阻R10、電容C5、電容C6、二極體D9、二極體D10、二極體D11、電阻R101、電阻R102、電阻R201、電阻R202、電容C102、電容C103、電容C202、電容C203，其中，集成運放0P07的輸出埠 6通過電阻R8和二極體D8與三極體的基極相連，三極體TO的集電極與變壓器TO的輸入端的一端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種四線制熱電阻溫度變送器，其包括電源電路、電阻信號輸入電路、線性化電路、信號放大電路、信號調整電路、隔離電路以及信號輸出電路。該實用新型採用集成晶片CD4069控制振蕩，而不是採用功耗大的推挽三極體，同時在信號輸出電路採用開關電路，將電路的最大壓差降低到24伏，精簡了線性電路，減少了元器件，能夠有效降低功耗，提高負載能力。另外將零點調整提前到信號放大後，避免了後面電路誤差進一步放大，能夠大大提高線性精度。
文檔編號G01K7/16GK202057430SQ20112012692
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者徐科 申請人:重慶迪洋儀表有限責任公司