一种微差压变送器制造技术

本发明专利技术公开了一种微差压变送器，包括：依次级联的差压传感器、运算放大电路、AD转换电路、单片机和电流处理电路，运算放大电路由第一同相放大器、第二同相放大器和减法器构成，第一同相放大器与第二同相放大器并联，第一同相放大器和第二同相放大器分别与减法器串联。本发明专利技术改进运算放大电路以适配差压传感器输出的微小信号，通过将运算放大电路设置为两级放大，通过前级的第一同相放大器、第二同相放大器分别放大差压传感器两个输出端口输出的信号后，通过二级的减法器运算放大后得出放大后的电压值，使得差压传感器输出的微小信号经过高倍率放大的同时避免了因电路设计而损失传感器精度，进而保证极小的压力变动亦能够成功被测量。功被测量。功被测量。

【技术实现步骤摘要】
一种微差压变送器


[0001]本专利技术涉及微小压力检测
，具体涉及一种微差压变送器。

技术介绍

[0002]压力是工业生产过程中的重要参数之一，为了保证生产正常进行，必须对压力进行检测和控制，比如在热电厂中，炉膛内压力大小直接影响炉内燃烧的稳定性，关系着机组的安全经济运行。市面上用于压力测量的仪器种类繁多，工业上主要用的是压力传感器，压力传感器即利用物体的物理特性将被测压力转换为电信号的仪器。随着工业的发展，越来越多的场合需要测量液体、气体和蒸汽液位等的微小压力参数。微差压变送器作为压力变送器的一种，正是用于测量液体、气体压强差。
[0003]市面上常见的压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式等。电阻式：即某些材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可以得到正比于力变化的电信号输出。在中等压力与大压力作用下，电阻式压力传感器精度较高，测量准确，但在微小压力下，容易受电路中其它信号的干扰，且在微小压力时，精度难以保证；电容式：即由测量膜片与两侧压力不一致时，只是测量膜片产生位移，其位移量与压力差成正比，再通过测量电路就可以等到与压力成正比的电信号。电容式变送器由于膜片材料性能限制，一旦膜片损坏，既需要更换传感器，维护成本高，且造价昂贵；应变式：即材料受到压力作用后，引起材料的几何形状改变，进而导致电阻发生变化，以此得到正比于压力的电信号；应变式变送器在大压力的作用下具有明显的非线性，且输出信号微弱，抗干扰能力差；电感式：电感式的原理与电容式类似，但由于电感元件的特性，其不适合快速动态测量，且对于电源的要求较高；压电式：即采用压电效应为工作原理，压电式变送器的输出电流响应比差。
[0004]但是，目前国内市面上的微差压变送器主要用于测量低压力测量，虽然有100Pa以下超低压力测量的变送器，但国内厂家对于100Pa以内超低压力测量仍属于空白领域，而通过超低压力测量能够广泛应用于航空航天、智能家居、核电等领域。
[0005]综上所述，传统的微差压变送器存在无法进行超低压力测量或超低压力测量结果准确性低的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种微差压变送器，通过改进装置结构及其对应的信号处理方式，解决了传统的微差压变送器存在的无法进行超低压力测量或超低压力测量结果准确性低的问题。
[0007]为解决以上问题，本专利技术的技术方案为采用一种微差压变送器，包括：依次级联的差压传感器、运算放大电路、AD转换电路、单片机和电流处理电路，其中，所述运算放大电路由第一同相放大器、第二同相放大器和减法器构成，所述第一同相放大器与所述第二同相放大器并联，所述第一同相放大器和所述第二同相放大器分别与所述减法器串联。
[0008]可选地，所述差压传感器的两个输出端分别与所述第一同相放大器和所述第二同相放大器的输入端电气连接，所述减法器的输出端与所述AD转换电路的输入端电气连接，其中，在所述第一同相放大器和所述第二同相放大器将差压传感器输出的微小信号放大后，所述减法器输出经过放大后的与压力值成正比的模拟信号值至所述AD转换电路。
[0009]可选地，所述AD转换电路的输出端与所述单片机的输入端电气连接，其中，所述AD转换电路将所述模拟信号值转换为数字信号后传输至所述单片机，所述单片机解析所述数据信号得到压力值后，生成与所述压力值成正比的PWM信号。
[0010]可选地，所述电流处理电路至少包括依次级联的RC振荡电路、电压跟随器和4
‑
20mA电流处理电路。
[0011]可选地，所述单片机的输出端与所述RC振荡电路的输入端电气连接，其中，所述单片机输出PWM信号至所述RC振荡电路后，所述RC振荡电路将PWM信号转换为直流电压信号。
[0012]可选地，所述RC振荡电路通过用于信号隔离的电压跟随器将直流电压信号传输至所述4
‑
20mA电流处理电路后，所述4
‑
20mA电流处理电路将表征压力值大小的所述直流电压信号转化为表征压力值大小的电流并输出，其中，所述电流数值为4
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20mA。
[0013]可选地，所述4
‑
20mA电流处理电路中的回路电流I
loop
的计算公式为：
[0014]其中，V
dac
为所述直流电压信号，R3、R4和R5分别为所述4
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20mA电流处理电路中电阻的阻值。
[0015]可选地，所述RC振荡电路为两级RC振荡电路。
[0016]本专利技术的首要改进之处为提供的微差压变送器，通过改进运算放大电路以适配差压传感器输出的微小信号，通过将运算放大电路设置为两级放大，通过前级的第一同相放大器、第二同相放大器分别放大差压传感器两个输出端口输出的信号后，通过二级的减法器运算放大后得出放大后的电压值，使得差压传感器输出的微小信号经过高倍率放大的同时避免了因电路设计而损失传感器精度，进而保证极小的压力变动亦能够成功被测量，解决了传统的微差压变送器存在的无法进行超低压力测量或超低压力测量结果准确性低的问题。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的微差压变送器的简化单元连接图；
[0018]图2是本专利技术的运算放大电路的简化电路连接图；
[0019]图3是本专利技术的电流处理电路的简化电路连接图。
具体实施方式
[0020]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0021]如图1所示，一种微差压变送器，包括：依次级联的差压传感器、运算放大电路、AD转换电路、单片机和电流处理电路，其中，如图2所示，所述运算放大电路由第一同相放大器、第二同相放大器和减法器构成，所述第一同相放大器与所述第二同相放大器并联，所述第一同相放大器和所述第二同相放大器分别与所述减法器串联；所述运算放大电路还可以
由仪用运算放大器构成，将差压传感器的两个输出端分别接入仪用运算放大器的两个输入端，再通过调节增益电阻可实现高倍率差分放大。
[0022]进一步的，所述差压传感器的两个输出端分别与所述第一同相放大器和所述第二同相放大器的输入端电气连接，所述减法器的输出端与所述AD转换电路的输入端电气连接，其中，在所述第一同相放大器和所述第二同相放大器将差压传感器输出的微小信号放大后，所述减法器输出经过放大后的与压力值成正比的模拟信号值至所述AD转换电路。
[0023]更进一步的，所述AD转换电路的输出端与所述单片机的输入端电气连接，其中，所述AD转换电路将所述模拟信号值转换为数字信号后传输至所述单片机，所述单片机解析所述数据信号得到压力值后，生成占空比与所述压力值成正比的PWM信号。
[0024]进一步的，如图3所示，所述电流处理电路至少包括依次级联的RC振荡电路、电压跟随器和4
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20mA电流处理电路。其中，所述RC振荡电路可以是两级RC振荡电路。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微差压变送器，其特征在于，包括：依次级联的差压传感器、运算放大电路、AD转换电路、单片机和电流处理电路，其中，所述运算放大电路由第一同相放大器、第二同相放大器和减法器构成，所述第一同相放大器与所述第二同相放大器并联，所述第一同相放大器和所述第二同相放大器分别与所述减法器串联。2.根据权利要求1所述的微差压变送器，其特征在于，所述差压传感器的两个输出端分别与所述第一同相放大器和所述第二同相放大器的输入端电气连接，所述减法器的输出端与所述AD转换电路的输入端电气连接，其中，在所述第一同相放大器和所述第二同相放大器将差压传感器输出的微小信号放大后，所述减法器输出经过放大后的与压力值成正比的模拟信号值至所述AD转换电路。3.根据权利要求2所述的微差压变送器，其特征在于，所述AD转换电路的输出端与所述单片机的输入端电气连接，其中，所述AD转换电路将所述模拟信号值转换为数字信号后传输至所述单片机，所述单片机解析所述数据信号得到压力值后，生成与所述压力值成正比的PWM信号。4.根据权利要求1所述的微差压变送器，其特征在于，所述电流处理电路至少包括依次级联的RC振荡电路、电压跟随器和4
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐奇，甘容，尹保来，刘聪，范连军，杨强彬，生凯章，阳松江，刘洋，卢庆泉，曹景良，
申请(专利权)人：四川航天神坤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：