控制儀表課件-第03章變送器

1、控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄1第三章第三章 變送器變送器 按照被測(cè)參數(shù)分類：按照被測(cè)參數(shù)分類：差壓變送器、壓力變送器、液位變送器差壓變送器、壓力變送器、液位變送器流量變送器、溫度變送器等流量變送器、溫度變送器等變送器的作用：變送器的作用：在自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，將各種工藝參數(shù)，如溫在自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，將各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成分等物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)度、壓力、流量、液位、成分等物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以供顯示、記錄或調(diào)節(jié)之用信號(hào)，以供顯示、記錄或調(diào)節(jié)之用?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目

2、目 錄錄2第三章第三章 變送器變送器 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容變送器的一般構(gòu)成原理和共性問題電容式差壓變送器擴(kuò)散硅式差壓變送器智能式差壓變送器電磁流量變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述模擬式變送器的構(gòu)成原理模擬式變送器的構(gòu)成原理模擬式變送器的組成：模擬式變送器的組成：測(cè)量部分測(cè)量部分放大器放大器反饋部分反饋部分零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移 模擬式變送器的構(gòu)成原理圖模擬式變送器的構(gòu)成原理圖 一、變送器的構(gòu)成原理一、變送器的構(gòu)成原理控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下

3、頁下頁目目 錄錄4當(dāng)滿足 KKf 1的條件時(shí) ffiKzxKKy0模擬式變送器的構(gòu)成原理模擬式變送器的構(gòu)成原理)(10zxKKKKyifffiKKKzKKxKK110模擬式變送器的理想輸入輸出特性模擬式變送器的輸入輸出關(guān)系：模擬式變送器的輸入輸出關(guān)系：控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄5模擬式變送器的構(gòu)成原理模擬式變送器的構(gòu)成原理在小型電子式變送器中，反饋部分往往僅由幾在小型電子式變送器中，反饋部分往往僅由幾個(gè)電阻和電位器構(gòu)成，因此，通常按如下方式分析個(gè)電阻和電位器構(gòu)成，因此，通常按如下方式分析處理：處理：將反饋部分和放大器合在一起作為一個(gè)負(fù)反將反饋部分

4、和放大器合在一起作為一個(gè)負(fù)反饋放大部分看待；饋放大部分看待；將反饋部分和放大器合做在一塊芯片內(nèi)；將反饋部分和放大器合做在一塊芯片內(nèi)；將調(diào)零和零點(diǎn)遷移環(huán)節(jié)合并在放大器中；將調(diào)零和零點(diǎn)遷移環(huán)節(jié)合并在放大器中；這樣變送器即可看成：這樣變送器即可看成：是由測(cè)量部分和放大器是由測(cè)量部分和放大器兩部分組成的。兩部分組成的?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄6智能式變送器的構(gòu)成原理智能式變送器的構(gòu)成原理 智能式變送器由智能式變送器由硬件和軟件硬件和軟件兩部分構(gòu)成。兩部分構(gòu)成。智能式變送器的硬件構(gòu)成框圖智能式變送器的硬件構(gòu)成框圖智能式變送器的硬件構(gòu)成：智能式變送器的硬件

5、構(gòu)成：控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄7智能式變送器的構(gòu)成原理智能式變送器的構(gòu)成原理 智能式變送器軟件構(gòu)成：智能式變送器軟件構(gòu)成：A/D采樣程序采樣程序 量程轉(zhuǎn)換程序量程轉(zhuǎn)換程序工程量變換程序工程量變換程序 濾波程序?yàn)V波程序誤差校正程序誤差校正程序 D/A輸出程序輸出程序 通訊程序通訊程序 輔助功能程序輔助功能程序智能式變送器還配置有智能式變送器還配置有手持終端。手持終端。控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄8二、變送器的共性問題二、變送器的共性問題量程調(diào)整量程調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移線性化線性化變

6、送器信號(hào)的傳輸方式變送器信號(hào)的傳輸方式控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄9量程調(diào)整量程調(diào)整 量程調(diào)整：使變送器的輸出信號(hào)上限值量程調(diào)整：使變送器的輸出信號(hào)上限值 ymax 與測(cè)量范圍的上限值與測(cè)量范圍的上限值 xmax 相對(duì)應(yīng)。相對(duì)應(yīng)。量程調(diào)整相當(dāng)于改量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變性的斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)變送器輸出信號(hào)y與輸入與輸入信號(hào)信號(hào)x之間的比例系數(shù)。之間的比例系數(shù)?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄10量程調(diào)整量程調(diào)整 模擬式變送器的量程調(diào)整方法：模擬

7、式變送器的量程調(diào)整方法：由由 知知改變反饋部分的反饋系數(shù)改變反饋部分的反饋系數(shù)Kf ；改變測(cè)量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)改變測(cè)量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki 。智能式變送器的量程調(diào)整方法：智能式變送器的量程調(diào)整方法：由軟件實(shí)現(xiàn)。由軟件實(shí)現(xiàn)。ffiKzxKKy0控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄11零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移 使變送器的輸出信號(hào)下限值使變送器的輸出信號(hào)下限值ymia與測(cè)量范圍的下限值與測(cè)量范圍的下限值xmia相對(duì)應(yīng)，在相對(duì)應(yīng)，在xmia=0時(shí)，稱為零點(diǎn)調(diào)整，在時(shí)，稱為零點(diǎn)調(diào)整，在xmin0時(shí)，時(shí)，稱為零點(diǎn)遷移。稱為零點(diǎn)遷移。 零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整使變送器的測(cè)量

8、起始點(diǎn)為零。使變送器的測(cè)量起始點(diǎn)為零。零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移是把測(cè)量的起始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值：是把測(cè)量的起始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值：當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱為當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱為正遷移正遷移；當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱為當(dāng)測(cè)量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱為負(fù)遷移負(fù)遷移?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄12零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移 模擬式變送器的零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移方法：模擬式變送器的零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移方法：由由 知知改變放大器輸入端上的調(diào)零信號(hào)改變放大器輸入端上的調(diào)零信號(hào)z z0 0 。智能式變送器的零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)

9、遷移方法：智能式變送器的零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移方法：由軟件實(shí)現(xiàn)由軟件實(shí)現(xiàn) 。ffiKzxKKy0控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄13提高儀表的測(cè)量精度提高儀表的測(cè)量精度 零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移 + + 量程調(diào)整量程調(diào)整可以提高儀表的測(cè)量精度?？梢蕴岣邇x表的測(cè)量精度。50100150204mAx016/10016/50=32/100控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄14線性化線性化 原因原因：傳傳感器組件的輸出信號(hào)與被測(cè)參數(shù)之間感器組件的輸出信號(hào)與被測(cè)參數(shù)之間往往存在著非線性關(guān)系。往往存在著非線性關(guān)系。模擬式變送器非線性補(bǔ)償

10、方法有二種：模擬式變送器非線性補(bǔ)償方法有二種：1.使使反饋部分反饋部分與傳感器組件具有與傳感器組件具有相同相同的非線性特性的非線性特性 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄15線性化線性化 原因原因：傳傳感器組件的輸出信號(hào)與被測(cè)參數(shù)之間感器組件的輸出信號(hào)與被測(cè)參數(shù)之間往往存在著非線性關(guān)系。往往存在著非線性關(guān)系。模擬式變送器非線性補(bǔ)償方法有二種：模擬式變送器非線性補(bǔ)償方法有二種：2.使使測(cè)量部分測(cè)量部分與傳感器組件具有與傳感器組件具有相反相反的非線性特性的非線性特性 智能式變送器非線性補(bǔ)償方法：智能式變送器非線性補(bǔ)償方法：軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控

11、制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄16變送器信號(hào)傳輸方式變送器信號(hào)傳輸方式 模擬式變送器模擬式變送器用二線制用二線制和四線制傳輸和四線制傳輸 智能式變送器智能式變送器用用HART協(xié)議通訊方式協(xié)議通訊方式 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄17模擬式變送器信號(hào)傳輸方式模擬式變送器信號(hào)傳輸方式 二根導(dǎo)線同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸二根導(dǎo)線同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸出電流出電流信號(hào)信號(hào) 二線制二線制 四線制四線制供電電源和輸出信號(hào)分別用二根導(dǎo)線傳輸供電電源和輸出信號(hào)分別用二根導(dǎo)線傳輸 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁

12、上頁下頁下頁目目 錄錄18模擬式變送器信號(hào)傳輸方式模擬式變送器信號(hào)傳輸方式 節(jié)省連接電纜、有利于節(jié)省連接電纜、有利于安全防爆和抗干擾。安全防爆和抗干擾。 使用二線制的條件：使用二線制的條件： 變送器的工作電流：變送器的工作電流： )4(min0mAII 變送器的變送器的工作電壓工作電壓：)R(IEVmaxLmaxminT0變送器的變送器的最小有效功率最小有效功率: P0 時(shí)時(shí):Ci1的電容量減小的電容量減小Ci2的電容量增大的電容量增大控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄35測(cè)量部件的特性測(cè)量部件的特性P = 0 時(shí), S1 = S2 = S0P0 時(shí),

13、S1 = S0 +S2 = S0 - A1 = A2 = A01111SASACi02222SASACi21)11(0012SSACCCii0000012121111S)S/()S/(A)S/()S/(ACCCCiiiiPK 1PKPSKCCCCiiii011212結(jié)論：結(jié)論：相對(duì)變化值相對(duì)變化值 與被測(cè)差壓與被測(cè)差壓P成性線成性線關(guān)系，而與灌充液的介電常數(shù)無關(guān)。關(guān)系，而與灌充液的介電常數(shù)無關(guān)。1212iiiiCCCC控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄36電容式差壓變送器電路電容式差壓變送器電路控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁

14、下頁目目 錄錄37電容電容電流轉(zhuǎn)換電路電流轉(zhuǎn)換電路作用作用: :將差動(dòng)電容的相對(duì)變化值成比例地轉(zhuǎn)換為差動(dòng)信號(hào)將差動(dòng)電容的相對(duì)變化值成比例地轉(zhuǎn)換為差動(dòng)信號(hào)Id。振蕩控制振蕩控制放大器放大器解調(diào)器解調(diào)器振蕩器振蕩器電路組成電路組成: :PfCCCCfIiiiid1212振蕩器振蕩器控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄38振蕩器振蕩器 變壓器反饋式振蕩器變壓器反饋式振蕩器其作用為：其作用為：向電容式壓力傳感向電容式壓力傳感器的器的Ci1和和Ci2提供提供高頻電源。高頻電源。振蕩器的等效電路振蕩器的等效電路 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁

15、下頁下頁目目 錄錄39+i2i2+i1i1i1解調(diào)器解調(diào)器作用：對(duì)通作用：對(duì)通過差動(dòng)電容過差動(dòng)電容Ci1、Ci2的的高頻電流進(jìn)高頻電流進(jìn)行半波整流。行半波整流。+i1i1i2i2(+)(+)i2i2i1i1i2i2(+)i2i2(+)i1i1i1振蕩器輸出為振蕩器輸出為正半周正半周時(shí)，電流時(shí)，電流 i1 的路線為：的路線為：T1(3) D7 D3 C1Ci1C17R6R8T1(10)振蕩器輸出為振蕩器輸出為正半周正半周時(shí)，電流時(shí)，電流 i2 的路線為：的路線為：T1(2) D6、D2 C2Ci2C17C11T1(11)振蕩器輸出為振蕩器輸出為負(fù)半周負(fù)半周時(shí)，電流時(shí)，電流 i2 的路線為：的路線

16、為：T1(12)R7R9C17Ci2C2D1、D5T1(1)振蕩器輸出為振蕩器輸出為負(fù)半周負(fù)半周時(shí)，電流時(shí)，電流 i1 的路線為：的路線為：T1(11)C11C17Ci1C1D4、D8T1(2)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄40解調(diào)器解調(diào)器 i2、i1以相反的方向流過以相反的方向流過C11，兩者平均值之差，兩者平均值之差I(lǐng)2-I1即為解即為解調(diào)器輸出的差動(dòng)信號(hào)調(diào)器輸出的差動(dòng)信號(hào)Id，即：，即： 。i1、i2流過流過R6R8和和R9R7產(chǎn)生的電壓兩者平均值之和產(chǎn)生的電壓兩者平均值之和I2+I1即為解調(diào)器輸出的共模信號(hào)即為解調(diào)器輸出的共模信號(hào)Ic，即：，

17、即： 。電路時(shí)間常數(shù)比振蕩周期小得多，可以認(rèn)為電路時(shí)間常數(shù)比振蕩周期小得多，可以認(rèn)為Ci1、Ci2兩兩端電壓的變化等于振蕩器輸出高頻電壓的峰一峰值端電壓的變化等于振蕩器輸出高頻電壓的峰一峰值VPP，因，因此，此，i1和和i2的平均值的平均值I1、I2如下：如下：fVCIfVCTVCIPPiPPiPPi2211112IIId12IIIc控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄41解調(diào)器解調(diào)器 fVCIfVCTVCIPPiPPiPPi22111i1、i2 的平均值之差的平均值之差 Id 及兩者之和及兩者之和 Ic 分別為：分別為： fVCCIIIPPiid)(12

18、12fVCCIIIPPiic)(1221結(jié)論：結(jié)論：只要保證只要保證 I1+I2 即即 Ic 維持恒定，便可使測(cè)量部分輸出的差動(dòng)信維持恒定，便可使測(cè)量部分輸出的差動(dòng)信號(hào)號(hào)Id與輸入差壓與輸入差壓P成比例關(guān)系；成比例關(guān)系；差動(dòng)信號(hào)差動(dòng)信號(hào)Id再經(jīng)電流放大電路放大成再經(jīng)電流放大電路放大成420mA的輸出電流的輸出電流Io。)(1221iiPPCCIIfVPKPKICCCCICCIICCIIImciiiiciiiid121212121212)(控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄42振蕩控制放大器振蕩控制放大器作用作用: 控制流過控制流過D1、D5和和D3、D7

19、的電流之和的電流之和 I2+I1 即即 Ic 等等于常數(shù)于常數(shù)。 286860286829791OOdURRRRURRRURRRU常數(shù)2866812oURRRRII)(12868618686297972IIRRRRIRRRRIRRRRUd021dddUUU定性分析：定性分析： (I2+I1)Ud2UdV01 U01(U01是以正電源為基是以正電源為基準(zhǔn)準(zhǔn))振蕩器振蕩幅度振蕩器振蕩幅度變壓器變壓器T1輸出電壓輸出電壓使使 (I2+I1)(I2+I1恢復(fù)到原來的數(shù)值恢復(fù)到原來的數(shù)值)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄43線性調(diào)整電路線性調(diào)整電路 產(chǎn)生非線性的

20、原因：產(chǎn)生非線性的原因：由于電容式壓力傳感器存在分布電容由于電容式壓力傳感器存在分布電容C0，造成，造成Id 與與P不再是線性關(guān)系。不再是線性關(guān)系。020121CCCCCCiiii120121212121212212iiiiiicoiiiiciiiicdCCCCCCCICCCCCICCCCIIPKIPCCCKIIciicd212021P的增大，的增大，Ci2增大，增大，Ci1減小。減小。 由于由于Ci2增大的速率要比增大的速率要比Ci1減小減小的速率快，使得的速率快，使得（Ci2+ Ci1）隨著）隨著P的增加而增大的增加而增大，即，即K2隨隨P的增加的增加而增大，從而使得而增大，從而使得Id與

21、與P之間不再是線性關(guān)系。之間不再是線性關(guān)系?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄44線性調(diào)整電路線性調(diào)整電路 利用利用W1產(chǎn)生的附加電壓產(chǎn)生的附加電壓UC進(jìn)行補(bǔ)償。進(jìn)行補(bǔ)償。(R22=R23 )若若W1=0，正負(fù)半周負(fù)載相等，則，正負(fù)半周負(fù)載相等，則UC=0 (無補(bǔ)償作用無補(bǔ)償作用)。若若W10，正負(fù)半周負(fù)載不相等，則，正負(fù)半周負(fù)載不相等，則UC0 (有補(bǔ)償作用有補(bǔ)償作用)。cOcURRRRURRRRIII86862866821021cddUUUP(Ci2+Ci1)回路阻抗回路阻抗振蕩器振振蕩器振蕩幅度蕩幅度 UcIcIc和和K2的變化方向的變化方向相反，

22、相反，Id與與P成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。則則IC1輸入為輸入為:cOUIIRRRRURRRR)(21868628686控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄45放大轉(zhuǎn)換部分放大轉(zhuǎn)換部分 放大電路的作用放大電路的作用將測(cè)量部分輸出的差動(dòng)信號(hào)Id放大并轉(zhuǎn)換成420mA的直流輸出電流，實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和遷移、輸出限幅和阻尼調(diào)整功能?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄46電流放大電路電流放大電路 將將Id放大并轉(zhuǎn)換成放大并轉(zhuǎn)換成420mA的直流輸出電流，的直流輸出電流，并實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整。并實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整。輸出電流輸出電流Io

23、路線為：路線為：E+D11R31W3R33 D12R18 R34 C11VT2VT4RLE控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄47電流放大電路電流放大電路 反饋電流反饋電流 If 與與 Io 的關(guān)系為：的關(guān)系為：obaafIRRRRRRI343333因?yàn)橐驗(yàn)镽34 （R33+Ra+Rb） ofoafIKIRRRI3433PKKIKIKImfdfffo111 I0 和輸入信號(hào)和輸入信號(hào)P 之間呈線性。之間呈線性。 改變反饋系數(shù)改變反饋系數(shù) Kf 的大小，可以調(diào)整變送器的量程。的大小，可以調(diào)整變送器的量程。ffoIKI1PKIIImddf,控制儀表和計(jì)算機(jī)控制

24、裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄48零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)遷移電路零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)遷移電路零點(diǎn)調(diào)整：零點(diǎn)調(diào)整：調(diào)整電位器調(diào)整電位器W2，即可改變，即可改變VA的大小，可以使得變送的大小，可以使得變送器的輸出電流為器的輸出電流為4mA，實(shí)現(xiàn)變送器的零點(diǎn)調(diào)整。，實(shí)現(xiàn)變送器的零點(diǎn)調(diào)整。零點(diǎn)零點(diǎn)正正遷移：遷移：接通接通R20UTVb3Ube3 Ib3Ic3Io零點(diǎn)零點(diǎn)負(fù)負(fù)遷移：遷移：接通接通R21UTVb3Ube3 Ib3Ic3Io控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄49輸出限幅電路輸出限幅電路 用用 R18 限制變送器輸限制變送器輸出電流出電流 Io

25、 的最大數(shù)值不的最大數(shù)值不超過超過 30mA。Io 最大值最大值為為:mAIRUUUUIWDcesbeDo301812221max控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄50阻尼電路阻尼電路 抑制變送器的輸出電流因輸入差壓快速變化抑制變送器的輸出電流因輸入差壓快速變化所引起的波動(dòng)。所引起的波動(dòng)。P產(chǎn)生一階躍變化，產(chǎn)生一階躍變化， Io, Ifd 對(duì)對(duì) C11 反向充電，阻反向充電，阻止了止了 C11 上的電壓增大，這上的電壓增大，這樣也就阻止了樣也就阻止了 Io 的增大。的增大。阻尼作用的階躍曲線控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁

26、目目 錄錄51三、擴(kuò)散硅式差壓變送器三、擴(kuò)散硅式差壓變送器擴(kuò)散硅式差壓變送器構(gòu)成方框圖擴(kuò)散硅式差壓變送器構(gòu)成方框圖擴(kuò)散硅式差壓變送器的檢測(cè)元件采用擴(kuò)散硅壓阻傳感擴(kuò)散硅式差壓變送器的檢測(cè)元件采用擴(kuò)散硅壓阻傳感器。由于擴(kuò)散硅的制造工藝與集成電路工藝有很好的兼器。由于擴(kuò)散硅的制造工藝與集成電路工藝有很好的兼容性，隨著容性，隨著MEMS技術(shù)的突破，擴(kuò)散硅變送器的使用越技術(shù)的突破，擴(kuò)散硅變送器的使用越來越廣泛。來越廣泛。工作原理：工作原理：擴(kuò)散硅壓阻傳擴(kuò)散硅壓阻傳感器的應(yīng)變電阻阻感器的應(yīng)變電阻阻值在值在 P作用下發(fā)作用下發(fā)生變化，使硅橋產(chǎn)生變化，使硅橋產(chǎn)生不平衡電壓生不平衡電壓Us，再經(jīng)前置放大并轉(zhuǎn)再經(jīng)

27、前置放大并轉(zhuǎn)換成換成Io輸出。輸出。控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄52擴(kuò)散硅式差壓變送器電路原理圖擴(kuò)散硅式差壓變送器電路原理圖傳感器供傳感器供電電路電電路前置電壓前置電壓放大器放大器電壓電壓-電流電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路電源調(diào)整電源調(diào)整電路電路控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄53傳感器與供電電路傳感器與供電電路將被測(cè)差壓將被測(cè)差壓P成比例地轉(zhuǎn)換為不平衡電壓成比例地轉(zhuǎn)換為不平衡電壓VS。供電電路為傳感器提供恒定的橋路工作電流供電電路為傳感器提供恒定的橋路工作電流 ISmARVRVIVVVIIDFSDTFFT1041

28、41控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄54前置電壓放大器前置電壓放大器把測(cè)量部分輸出的毫伏信號(hào)把測(cè)量部分輸出的毫伏信號(hào)VS放大為放大為V01。 )(915815RRRRRRVWWSSSWKVVRRRV)21 (1580115WSRRVI)(915801RRRRIVW98RR W1用于調(diào)整量程控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄55電壓電壓電流轉(zhuǎn)換器電流轉(zhuǎn)換器將前置電壓放大器的輸出電壓將前置電壓放大器的輸出電壓V01轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成420mA的直的直流輸出電流流輸出電流Io，并實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整和輸出限幅功能。并實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整和輸

29、出限幅功能。 18151110RRRR1901190RVRVIo01VVoSSVRKRKV1919零點(diǎn)調(diào)整電路零點(diǎn)調(diào)整電路輸出限幅功能輸出限幅功能: IoVbe3(VT3飽和飽和)Vces3 Vbe2Ibe2Io 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄56四、智能式差壓變送器四、智能式差壓變送器 ST3000差壓變送器（差壓變送器（Honeywell） 3051C差壓變送器（差壓變送器（Rosemount） 1151智能式差壓變送器（浙大中控）智能式差壓變送器（浙大中控）控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄57ST300

30、0差壓變送器差壓變送器復(fù)合型擴(kuò)散硅傳感器復(fù)合型擴(kuò)散硅傳感器: 在單個(gè)芯片上形成差壓在單個(gè)芯片上形成差壓、靜壓和溫度三種用途、靜壓和溫度三種用途的感測(cè)元件。的感測(cè)元件。測(cè)取傳測(cè)取傳感器數(shù)據(jù)感器數(shù)據(jù)寫入傳感器特性數(shù)據(jù)寫入傳感器特性數(shù)據(jù)編程器寫編程器寫入變送器入變送器參數(shù)，參數(shù)，動(dòng)態(tài)保護(hù)動(dòng)態(tài)保護(hù)工作狀態(tài)工作狀態(tài)下的下的RAM數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。掉電后重新上掉電后重新上電時(shí)裝回?cái)?shù)據(jù)電時(shí)裝回?cái)?shù)據(jù)傳輸數(shù)傳輸數(shù)據(jù)設(shè)定據(jù)設(shè)定器數(shù)據(jù)器數(shù)據(jù)生產(chǎn)用計(jì)算機(jī)生產(chǎn)用計(jì)算機(jī)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄583051C差壓變送器差壓變送器檢測(cè)元件采用電檢測(cè)元件采用電容式壓力傳感器容式壓力傳

31、感器由傳感器組件由傳感器組件和電子組件二和電子組件二部分構(gòu)成部分構(gòu)成傳感器組件的傳感器組件的特點(diǎn)是傳感器特點(diǎn)是傳感器及其特性數(shù)據(jù)及其特性數(shù)據(jù)為一整體為一整體控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄591151智能式差壓變送器智能式差壓變送器包括電容式壓力傳感器,電容-電流轉(zhuǎn)換電路和輸出02.5v的低功耗電壓放大器AD7715是一種用于低頻測(cè)量儀器的可編程A/D芯片,具有16位無誤碼分辨率,良好的抗干擾性等優(yōu)點(diǎn),可對(duì)+2.5V單極或雙極輸入信號(hào)進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換.串行數(shù)據(jù)的輸入腳,輸出腳和串行時(shí)鐘輸入腳直接與CPU相連.與MCS-51兼容的AT89S8252-CPU,

32、具有8K-FlashROM,2K-EEPROM,256B-RAM,可編程看門狗AD421是采用環(huán)路供電D/A芯片,16位分辨率,0.01%非線性度,特別適合于HART智能儀表的設(shè)計(jì). 接受CPU串行數(shù)據(jù),同時(shí)與HART協(xié)議MODEM芯片HT2012相連，將1200Hz和2200Hz的調(diào)制正弦波加載到AD421芯片輸出電流環(huán)路上,實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)同時(shí)輸出.HART協(xié)議調(diào)制解調(diào)芯片(MODEM) HT2012,將FSK信號(hào)解調(diào)后得到的數(shù)字信號(hào)直接與CPU的異步串行輸入口相連.CPU異步串行輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制后得到FSK信號(hào),再經(jīng)整形后加載到AD421的420mA輸出回路上.控制儀表和計(jì)算機(jī)

33、控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄60WDT監(jiān)控電路監(jiān)控電路WDT工作原理工作原理:CPU正常工作時(shí)正常工作時(shí): 從從I/O1向向WDI輸出定時(shí)脈輸出定時(shí)脈沖，沖，WDO輸出為高電輸出為高電平，對(duì)平，對(duì)CPU的工作沒有的工作沒有影響。影響。CPU受外界干擾不能正常工作時(shí)受外界干擾不能正常工作時(shí): WDI在指定時(shí)間內(nèi)未接在指定時(shí)間內(nèi)未接收到脈沖，則收到脈沖，則WDO輸出將變?yōu)榈碗娖?。使輸出將變?yōu)榈碗娖?。使CPU產(chǎn)生不可產(chǎn)生不可屏蔽中斷，將正在處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，經(jīng)過一段等待時(shí)屏蔽中斷，將正在處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，經(jīng)過一段等待時(shí)間之后，輸出間之后，輸出RESET信號(hào)對(duì)信號(hào)對(duì)C

34、PU進(jìn)行復(fù)位。進(jìn)行復(fù)位。WDT的的PFI端檢測(cè)電源故障。端檢測(cè)電源故障?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄61第三節(jié)第三節(jié) 溫度變送器溫度變送器一體化溫度變送器一體化溫度變送器所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。其變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可以直接安裝在被測(cè)溫度的工藝設(shè)備上，輸出為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)。對(duì)于測(cè)溫元件采用熱電偶的變送器，不必采用昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線，可節(jié)省安裝費(fèi)用。控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄62AD693變送器專用芯片變送器專用芯片一種專用變送器

35、芯片，可以直接接受傳感器的直流低一種專用變送器芯片，可以直接接受傳感器的直流低電平輸入信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電平輸入信號(hào)并轉(zhuǎn)換成420mA的直流輸出電流。的直流輸出電流。AD693原理圖 信號(hào)放大器輔助放大器基準(zhǔn)電壓源U/I變換器控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄63AD693-信號(hào)放大器信號(hào)放大器信號(hào)放大器是一個(gè)儀用放大器，由三個(gè)運(yùn)放和反饋電阻組成，其輸入信號(hào)范圍為0100mV；設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為2倍，通過引腳14、15、16外接適當(dāng)阻值的電阻，可以調(diào)整放大器的放大倍數(shù)，以使輸出為60mV。控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄6

36、4AD693-V/I變換器變換器V/I變換器將60mV的電壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為16mA的電流輸出信號(hào)，通過引腳9、1113，通過外接適當(dāng)阻值的電阻或適當(dāng)?shù)倪B接方法，可以使輸出為420mA、020mA或128mA。V/I變換器中，還設(shè)置了輸出電流限幅電路，可使輸出電流最大不超過32mA。控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄65AD693-基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源由基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路和分壓電路組成，通過將其輸入引腳9與引腳8相連或外接適當(dāng)?shù)碾妷?，可以輸?.2V及其它多種不同的基準(zhǔn)電壓，供零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整及用戶使用。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄66AD693-輔助放大器輔助放大器輔助放大器是一個(gè)可以靈活使