智能温度隔离变送器制造技术

一种智能温度隔离变送器，应用在工业现场，是既具有温度测量又具有隔离变送功能的测量仪表。温度传感器为Ｐｔ１００铂电阻，采用三线制进行测量，即恒流供电导线，补偿导线和地线，采用高电位，简称高端补偿导线的连接方法，补偿导线接在Ｐｔ１００铂电阻电源端，可实现准确补偿，测量误差小。同时利用４按键进行零点满度数字校准，并利用单片机自带的闪存存储空间直接存储设定校准值，避免了零点漂移和温度漂移。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种既具有温度测量又具有隔离变送功能的测量仪表。
技术介绍
在现代工业生产中，温度是工业现场用得最多的侍测物理量。铂电阻是测温中常用的传感器，被用来作为0-926。C温度区内的国际标准温度计。尽管温度 变送器很多，但其它类型的温度变送器在一定程度上存在不足之处1、 在测量中，连线电阻所引起的误差是不可忽视的，通常可采用三线制进 行测量，但其它类型温度变送器的补偿导线通常接在低电位端，简称地端，致 使补偿精度低，测量误差增大。2、 采用电位器进行零点或满度校准，由于所使用的电位器随时间和温度变 化较大，使温度变送器发生了不可避免的零点漂移和温度漂移。
技术实现思路
本技术针对上述其它类型产品的不足提出改进方案，研制一种智能温 度隔离变送器。本技术的技术方案如下采用三线制进行测量，即恒流供电导线，补偿导线和地线，设置有温度传感器，LED数码管，DC-DC隔离电源，DC24V电压 输入，单片机，其特征在于补偿导线接在温度传感器电源端；恒流供电导线 与温度传感器相连接，单片机本身的两路24位AD转换通道分别与恒流供电导 线、补偿导线相连接；单片机连接到光电隔离器件，再连接到V/I电流电压转换 器件，再连接到DC4mA-20mA输出口；设置了进行零点、满度校准的"SET"， "+，，，"画"，"STORE" 4个按键。本技术的有益效果是采用高端补偿导线的连接方法，可实现准确补 偿，测量误差小。利用4按键进行零点满度数字校准，并利用C8051F350CPU 自带的闪存存储空间直接存储设定校准值，避免了零点漂移和温度漂移。附图说明图1为智能温度隔离变送器原理框图。3图2为低端补偿接法简图。具体实施方式高端补偿接法测量误差小的原理为在图1中，利用智能温度隔离变送器所采用C8051F350CPU (单片机)的DA变换功能，直接输出恒流，供给PtlOO 铂电阻温度传感器，A为恒流供电导线，B为补偿导线，C为地线，补偿导线 接在PtlOO铂电阻电源端，即高端D点。设导线A、 B、 C导线的电阻为i ，铂 电阻的电阻为&，恒流为八则ADO的电压为乙"AD1的电压为^。图1中，^'的电压大小，由PtlOO钼电阻产生的电压和C导线电阻产生的 电压之和。乙的电压大小则由PtlOO铂电阻产生的电压、A导线电阻和C导线 电阻所产生的电压之和。因此只要利用公式l，就可以方便地求出PtlOO铂电阻 所产生的电压「"。<formula>formula see original document page 4</formula>图2中^的电压与图1中的^的电压相同，但^的电压仅由C导线的电阻产生。这样，PtlOO钼电阻所产生的电压^':<formula>formula see original document page 4</formula>在理论上，图1图2的Ptl00铂电阻所产生的电压「"值是一样的，但实际 上却存在明显的区别。原因是，无论对调理电路，还是AD转换单元，都存在 死区电压问题(即不灵敏区)。若信号较小，处于不灵敏区附近，则测量必然存 在误差。例如图2中的^2电压仅由c导线的电阻产生，由于本身导线的电阻较小，从而所产生的电压信号也较小，因此实际上很难做到完全补偿。相反，采 用本专利技术所给的高端补偿接法，电压&i， ^中均包含了Ptl00铂电阻所产生的 电压，因此不存在信号较小问题，可以说完全补偿了导线电阻的影响。本智能温度隔离变送器，采用C8051F350CPU，利用CPU本身自带的DA 恒流(输出电流大小为DC0-2mA)输出转换功能，直接作为激励PtlOO铂电阻的恒流信号，软件可编程的输出电流大小，可以随不同测温范围进行相应的数 字调整，使Pt100铂电阻产生的满度电压信号正好符合AD采样的电压范围得到 最大的采样分辨率。避免采用外围恒流电路，节省成本。分别利用C8051F350CPU本身的两路24位AD转换通道，按照图1接线。 因C8051F350CPU的AD转换通道，内部含有可变增益(PGA)放大单元，可对电 压直接^， ^进行采样，通过软件利用公式1进行数字计算。利用C8051F350CPU的可编程计数阵列的脉宽调制(PWM)功能，采用脉 宽调制，利用光电隔离器件送出隔离的DC4-20mA信号。如图1所示，利用4按键"SET" , "+"， "-"， "STORE"通过软件进行零点、 满度校准和利用4按键进行输出的零点DC4mA和满度DC20mA设置。利用两位LED数码管进行分时显示温度值，也可显示恒流输出值、PtlOO 电阻阻值和电线电阻值。权利要求1、一种智能温度隔离变送器，采用三线制进行测量，即恒流供电导线，补偿导线和地线，设置有温度传感器，LED数码管，DC-DC隔离电源，DC24V电压输入，单片机，其特征在于补偿导线接在温度传感器电源端；恒流供电导线与温度传感器相连接，单片机本身的两路24位AD转换通道分别与恒流供电导线、补偿导线相连接；单片机连接到光电隔离器件，再连接到V/I电流电压转换器件，再连接到DC4mA-20mA输出口；设置了进行零点、满度校准的“SET”，“+”，“-”，“STORE”4个按键。2、 如权利要求1所述的智能温度隔离变送器，其特征在于温度传感器为 Ptl00钼电阻。3、 如权利要求1所述的智能温度隔离变送器，其特征在于所述的单片机为C8051F350CPU。专利摘要一种智能温度隔离变送器，应用在工业现场，是既具有温度测量又具有隔离变送功能的测量仪表。温度传感器为Pt100铂电阻，采用三线制进行测量，即恒流供电导线，补偿导线和地线，采用高电位，简称高端补偿导线的连接方法，补偿导线接在Pt100铂电阻电源端，可实现准确补偿，测量误差小。同时利用4按键进行零点满度数字校准，并利用单片机自带的闪存存储空间直接存储设定校准值，避免了零点漂移和温度漂移。文档编号G01K7/16GK201311329SQ20082023156公开日2009年9月16日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日专利技术者丁金华 申请人:大连工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能温度隔离变送器，采用三线制进行测量，即恒流供电导线，补偿导线和地线，设置有温度传感器，ＬＥＤ数码管，ＤＣ－ＤＣ隔离电源，ＤＣ２４Ｖ电压输入，单片机，其特征在于：补偿导线接在温度传感器电源端；恒流供电导线与温度传感器相连接，单片机本身的两路２４位ＡＤ转换通道分别与恒流供电导线、补偿导线相连接；单片机连接到光电隔离器件，再连接到Ｖ／Ｉ电流电压转换器件，再连接到ＤＣ４ｍＡ－２０ｍＡ输出口；设置了进行零点、满度校准的“ＳＥＴ”，“＋”，“－”，“ＳＴＯＲＥ”４个按键。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金华，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]