一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器，包括有系统电源电路、传感器信号调理电路和V/I变换电路。本实用新型专利技术以高集成度的传感器信号调理芯片实现对传感器输出信号的调理及相关变换，变送器的直流电源线一方面为传感器及变送器提供电源，另一方面作为单总线通信线，配合上位机软件可实现对变送器的相关参数进行配置、非线性补偿、校准及温度补偿等功能，从而可以得到具有较高温度稳定性及较低非线性误差的4～20mA模拟标准变送信号输出。变送信号输出。变送信号输出。

【技术实现步骤摘要】
一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器


[0001]本技术涉及工业变送器
，具体是一种对应变式传感器的信号进行在线校准及温度补偿的模拟信号变送器。

技术介绍

[0002]应变式传感器目前广泛地应用于各个领域，主要用于获取现场的和力相关的数据，在自动化控制过程中起到非常重要的作用。目前，应变式传感器的输出信号有毫伏信号、标准电压信号，标准电流信号等，其中标准电流信号实际上是对传感器的原始毫伏信号进行幅值放大及变换后得到与传感器的输入端相对应的0～20mA或者4～20mA标准电流信号，由于其抗干扰及带负载能力较强得到了非常广泛的应用。常规的4～20mA模拟信号输出变送器一般难以实现在线校准、在线非线性补偿及温度补偿等功能，而在一些要求较高的应用领域则难以达到实际要求，即使目前有些集成的调理芯片有一定的非线性补偿性能，但总体上效果不是非常明显。

技术实现思路

[0003]本技术要解决的技术问题是提供一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器，在不增加额外信号线的基础上，利用变送器的直流电源线实现单总线在线校准和补偿的功能。
[0004]本技术的技术方案为：
[0005]一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器，包括有系统电源电路、传感器信号调理电路和V/I变换电路；
[0006]所述的系统电源电路包括有电源和电流信号输出接口P1、三端稳压器U1、高频磁珠L1、高频磁珠L2和高频磁珠L3，电源和电流信号输出接口P1的24V直流电源供电端与高频磁珠L1的一端连接，高频磁珠L1的另一端与三端稳压器U1的输入端连接，三端稳压器U1的输出端输出的5V模拟电源为传感器和传感器信号调理电路的传感器信号调理芯片U2进行供电，高频磁珠L2的一端与电源和电流信号输出接口P1的电流输出端连接，高频磁珠L2的另一端与V/I变换电路的电流输出端连接，高频磁珠L3的一端能与电源和电流信号输出接口P1通过高频磁珠L3连接模拟地AGND；
[0007]所述的传感器信号调理电路包括有传感器差动信号输出接口P2、传感器信号调理芯片U2、电阻R9和电容C8，传感器差动信号输出接口P2的两个差分信号输出端分别与模数转换器U3的模拟信号输入端连接，传感器信号调理芯片U2内部集成了高性能的MCU、24bit的ADC、可编程增益放大器、高性能的DAC，单总线的OWI接口及温度采集电路，电阻R9的一端与传感器信号调理芯片U2的OWI接口连接，电阻R9的另一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端与高频磁珠L1的另一端连接从而将将传感器信号调理芯片U2输出的数字通信信号耦合在24V直流电源线上，传感器信号调理芯片U2的温度补偿端连接有三极管Q4，三极管Q4的基极和发射极均与传感器信号调理芯片U2的温度补偿端连接，三极管Q4的集电极连接模
拟地AGND，传感器信号调理芯片U2的输出端输出电压信号V
O
；
[0008]所述的V/I变换电路包括有双运算放大器、PNP型晶体管Q1、PNP型晶体管Q2、NPN型晶体管Q3、NPN型晶体管Q5、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R10和电阻R12，双运算放大器包括有运算放大器U3A和运算放大器U3B，运算放大器U3A的同相输入端与传感器信号调理芯片U2的输出端连接，运算放大器U3A的输出端通过电阻R12与NPN型晶体管Q5的基极连接，NPN型晶体管Q5的发射极与、运算放大器U3A的反相输入端均连接模拟地AGND，NPN型晶体管Q5的集电极与PNP型晶体管Q2基极连接，PNP型晶体管Q2的发射极、电阻R5的一端均连接运算放大器U3B的同相输入端，电阻R5的另一端与电源供电端连接，运算放大器U3B的输出端通过电阻R10与PNP型晶体管Q1的基极连接，运算放大器U3B的输出端，电阻R3的一端与运算放大器U3B的反相输入端连接，电阻R3的另一端与运算放大器U3B的输出端连接，PNP型晶体管Q1的集电极与NPN型晶体管Q3的基极连接，NPN型晶体管Q3的发射极与高频磁珠L2的另一端连接，高频磁珠L2的另一端为变送器电流变送信号Io的输出端接口，PNP型晶体管Q1的发射极、NPN型晶体管Q3的集电极均通过电阻R4与电源供电端连接。
[0009]所述的传感器差动信号输出接口P2的两个差分信号输出端分别通过对应的二阶低通滤波电路后与模数转换器U3的模拟信号输入端连接。
[0010]所述的传感器差动信号输出接口P2的两个差分信号输出端与模数转换器U3的模拟信号输入端之间的链路上分别并联有双向瞬态抑制二极管TV1和双向瞬态抑制二极管TV2，用于对传感器的差动信号进行浪涌保护，防止对传感器信号调理芯片U2的损伤。
[0011]所述的电源供电端通过串联连接的二极管D2和二极管D3后分别与电阻R5的另一端、电阻R4的一端连接，PNP型晶体管Q1的发射极、NPN型晶体管Q3的集电极均与电阻R4的另一端连接。
[0012]本技术的优点：
[0013]本技术以高集成度的传感器信号调理芯片实现对传感器输出信号的调理及相关变换，变送器的直流电源线一方面为传感器及变送器提供电源，另一方面作为单总线通信线，配合上位机软件可实现对变送器的相关参数进行配置、非线性补偿、校准及温度补偿等功能，从而可以得到具有较高温度稳定性及较低非线性误差的4～20mA模拟标准变送信号输出。
附图说明
[0014]图1是本技术系统电源电路的电路图。
[0015]图2是本技术传感器信号调理电路的电路图。
[0016]图3是本技术V/I变换电路的电路图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器，包括有系统电源电路、传感器信
号调理电路和V/I变换电路；
[0019]见图1，系统电源电路包括有24V电源和电流信号输出接口P1、三端稳压器U1、高频磁珠L1、高频磁珠L2和高频磁珠L3，600欧的高频磁珠L1
‑
L3用于抑制高频干扰，24V电源和电流信号输出接口P1的24V直流电源供电端与高频磁珠L1的一端连接，高频磁珠L1的另一端TX与三端稳压器U1的输入端连接，三端稳压器U1的输出端输出的5V模拟电源为传感器和传感器信号调理电路的传感器信号调理芯片U2进行供电，高频磁珠L2的一端与电源和电流信号输出接口P1的电流输出端连接，高频磁珠L2的另一端与V/I变换电路的电流输出端连接，高频磁珠L3的一端能与电源和电流信号输出接口P1通过高频磁珠L3连接模拟地AGND；
[0020]见图2，传感器信号调理电路包括有传感器差动信号输出接口P2、传感器信号调理芯片U2、电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可在线校准及温度补偿的模拟信号变送器，其特征在于：包括有系统电源电路、传感器信号调理电路和V/I变换电路；所述的系统电源电路包括有电源和电流信号输出接口P1、三端稳压器U1、高频磁珠L1、高频磁珠L2和高频磁珠L3，电源和电流信号输出接口P1的24V直流电源供电端与高频磁珠L1的一端连接，高频磁珠L1的另一端与三端稳压器U1的输入端连接，三端稳压器U1的输出端输出的5V模拟电源为传感器和传感器信号调理电路的传感器信号调理芯片U2进行供电，高频磁珠L2的一端与电源和电流信号输出接口P1的电流输出端连接，高频磁珠L2的另一端与V/I变换电路的电流输出端连接，高频磁珠L3的一端能与电源和电流信号输出接口P1通过高频磁珠L3连接模拟地AGND；所述的传感器信号调理电路包括有传感器差动信号输出接口P2、传感器信号调理芯片U2、电阻R9和电容C8，传感器差动信号输出接口P2的两个差分信号输出端分别与模数转换器U3的模拟信号输入端连接，传感器信号调理芯片U2内部集成了高性能的MCU、24bit的ADC、可编程增益放大器、高性能的DAC，单总线的OWI接口及温度采集电路，电阻R9的一端与传感器信号调理芯片U2的OWI接口连接，电阻R9的另一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端与高频磁珠L1的另一端连接从而将传感器信号调理芯片U2输出的数字通信信号耦合在24V直流电源线上，传感器信号调理芯片U2的温度补偿端连接有三极管Q4，三极管Q4的基极和发射极均与传感器信号调理芯片U2的温度补偿端连接，三极管Q4的集电极连接模拟地AGND，传感器信号调理芯片U2的输出端输出电压信号V
O
；所述的V/I变换电路包括有双运算放大器、PNP型晶体管Q1、PNP型晶体管Q2、NPN型晶体管Q3、NPN型晶体管Q5、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R10和电阻R12，双运算放大器包括有运算放大器U3A和运算放...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔爱民，罗少轩，李瑜庆，
申请(专利权)人：蚌埠学院，
类型：新型
国别省市：