控制仪表及系统_温度变送器

1、温度变送器： 1)结构； 2）放大单元：电压放大电路、功率放大电路、隔离输出、直流-交流-直流变换器； 3）直流毫伏变送器量程单元。本节重点：第三节 温度变送器（DBW）o 温度变送器有四线制和两线制之分，它们各有三个品种n直流毫伏变送器直流毫伏变送器n热电偶温度变送器热电偶温度变送器n热电阻温度变送器热电阻温度变送器o 四线制四线制：供电电源与输出信号分别用两根导线传输。由于供电电源与输出信号分别用两根导线传输。由于电源与信号分别传送，因此对电流信号的零点及元器件的功电源与信号分别传送，因此对电流信号的零点及元器件的功耗均无严格要求。耗均无严格要求。o 两线制：两线制：是指变送器与控制室之间

2、仅用两根导线传输。这是指变送器与控制室之间仅用两根导线传输。这两根导线既是电源线又是信号线，节省了大量电缆费用，又两根导线既是电源线又是信号线，节省了大量电缆费用，又有利于安全防爆。有利于安全防爆。四线制与两线制传输示意图 温度变送器的三个品种：n直流毫伏变送器、直流毫伏变送器、n热电偶温度变送器、热电偶温度变送器、n热电阻温度变送器。热电阻温度变送器。12 33-19一一、概概述述四四线线制制温温度度变变送送器器具具有有如如下下特特点点：（）采采用用了了线线性性化化电电路路；（ ）采采用用了了抗抗干干扰扰措措施施：隔隔离离变变压压器器等等。（ ）采采用用了了安安全全火火花花防防爆爆措措施施。

3、总总体体结结构构如如图图所所示示。第三节 温度变送器（DBW）DC-ACAC-DC直流-交流交换器整流滤波输入回路反馈回路电压放大功率放大隔离输出放大单元量程单元IoUoUi，EtUz+Uf图图3-19 温度变送器结构框图温度变送器结构框图 三三种种变变送送器器在在线线路路结结构构上上都都分分为为量量程程单单元元和和放放大大单单元元两两个个部部分分，他他们们分分别别设设置置在在两两块块印印刷刷电电路路板板上上，用用接接插插件件互互相相连连接接。其其中中放放大大单单元元是是通通用用的的，而而量量程程单单元元则则随随品品种种、测测量量范范围围的的不不同同而而异异。零点迁移量，最大量程程热电偶变送器

4、：最小量。围热电阻变送器：测量范。零点迁移量，最大量程量程直流毫伏变送器：最小）测量范围：（主要性能如下：mV5050- ;mV06 mV3 C500100- mV5050- ;mV100 mV3 1 型防暴仪表。）防爆等级：本质安全（。化时，附加误差不超过范围内变阻在）恒流性能：当负载电（。差不超过，附加误每变化）温度特性：环境温度（。）基本误差：（5%5 . 010004%5 . 0C253%5 . 02 oof -332 IUU二二、放放大大单单元元工工作作原原理理放放大大单单元元由由集集成成运运算算放放大大器器、功功率率放放大大器器、直直流流 交交流流 直直流流变变换换器器、隔隔离离输

5、输出出等等部部分分组组成成，其其线线路路图图见见图图的的放放大大单单元元部部分分。作作用用：将将量量程程单单元元输输出出的的毫毫伏伏信信号号进进行行电电压压和和功功率率放放大大，输输出出统统一一的的直直流流电电流流信信号号 和和直直流流电电压压信信号号。同同时时，输输出出电电流流又又经经反反馈馈部部分分转转换换成成反反馈馈电电压压信信号号，送送至至量量程程单单元元。图图3-19 温度变送器结构框图温度变送器结构框图 1osososososososii1 IC332 U U tUtU ttUUU t/ UUt 、电电压压放放大大电电路路组组成成：由由集集成成运运算算放放大大器器构构成成。见见图图

6、。温温度度漂漂移移系系数数：主主要要是是指指失失调调电电压压随随温温度度变变化化的的数数值值。温温度度变变化化时时失失调调电电压压的的变变化化量量为为：变变化化给给仪仪表表带带来来的的附附加加误误差差为为：C/V05. 0tUC/V01. 0tU7650 C/V3 . 0tUtU%3 . 0C30t3mV,Umaxososiosi ，运放如低漂移，型的高增益运算放大器在线路中，采用低漂移。时，按上式就有，要求为温升为程当温度变送器的最小量VZ0R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUR12R11R10R9VT3VT4VD3VD8T11169841019121320141615312

7、45ToVD13VD16R14C6VD17VZ0R15FU_+IC1C101R106R110R103R107R109R105R111R104R102R140R101R116R11420R115VZ101VZ102S上下18RP2RP12CW212CW213DG27C 21k1k191261234VZ1R112R113RP3C102VZ0R5R6R7R8C3C4330 25V233025VR3R4R1R2C2VT1VT2503k1005k19505047k217164.95k5005015V450100k1.2kC13300pDF-110k1 30V2.4k2.2k20502CK3 220VD1

8、82CP6D 2 2CW14 2502CW1 2 1.5k1.5k3603602CK3 6g10102.72.73DG27C 22CP6D 420k33050V2CP24B11B10B12B8B7B6B5A1A2放大单元量程单元图3-32 直流毫伏变送器电路图11 9 108WY7231234o2.320 VTVTRRT功功率率放放大大电电路路，见见图图。组组成成：复复合合管管、及及其其射射极极电电阻阻、隔隔离离变变压压器器等等元元件件组组成成。VD1VD2R3R4R1R2CVT1VT2ILUfic1ic231245To交流方波电压供电采用复合管，提高输入阻抗负反馈，射极电阻稳定工作点整机反馈

9、电压，0.20.21V1V。420mA 隔离，提高抗干扰能力图 3-20 功率放大器原理图 电压放大器输出R3、R4稳稳定工作点，定工作点，R4=50 ,Vf=0.21V调制作用电流互感器 1:1iL31245ToVD13VD16R14C6VD17VD18VZ0IoR155678FU图3-21 隔离输出电路图）工作原理（左右。频率：。通用部件，隔离式供电变换器直流（交流直流隔离输出1kHz54 )DC/AC/DC. 4. 3 保护作用提供电流通路桥式整流阻容滤波提高抗干扰能力420mA)5V1(V0隔离保护作用ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10

10、R9VT3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615图3-22 直流-交流变换器 bbb3c3sccc3cb3e311b310c33 b3WW e eE WWd eW dtei R i R iidT 0 dt2 ，bbb4c4sccc4cb4e412b49c44 b4WW e eE WWd eW dtei R i R iidT 0 dt2 ，VT3 导通：VT4 导通：磁偶合对称推挽式多谐振荡器磁偶合对称推挽式多谐振荡器ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10R9VT

11、3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615 保护晶体管熔断丝原边副边交流方波，供功放磁偶合对称推挽式多谐振荡器磁偶合对称推挽式多谐振荡器的工作点。、体管晶负反馈电阻，用于稳定43VTVT 保护作用整流桥路输出电源供运放和量程单元基极偏置电流图3-22 直流-交流变换器 bbb3c3sccc3cb3e311b310c33 b3MWW e eE 3-10WWd eW -11dtei R i -12R iidT 0 dt22T 2 （）（3 3）（3 3），（ ）振振荡荡频频率率在在时时间间内内磁磁通通由由增增Mc

12、cd eWdt加加到到，由由可可求求得得振振荡荡频频率率。ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10R9VT3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615图3-22 直流-交流变换器 csce3R11scmMMscsmcmMm2 eEUUE4W B S E WTT02E1 f 3-13T4B SWB SB Sm （）（）式式中中：，为为对对应应的的磁磁感感应应强强度度，单单位位为为特特斯斯拉拉； 为为磁磁芯芯截截面面积积， 单单位位为为。频频率率与与电电源源电电压压的的幅

13、幅值值成成正正比比。ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10R9VT3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615图3-22 直流-交流变换器 _+IC1C101UFR106R110UTR103R107R109R105R111R104R102R140R101RP11R116R114RP22R115VZ101VZ102UiUfUz+_S上下RP21RP2dcRP1UfI2I1Uzcd103Ti z iz103P110410532332RR UUUUU 3-14 RR/RR

14、三三、直直流流毫毫伏伏变变送送器器量量程程单单元元组组成成：由由输输入入回回路路和和反反馈馈回回路路组组成成。见见图图，图图3 3。同同相相输输入入端端：（）限压限流上：断路报警放大单元零点调整零点迁移滤波反馈回路基准电压报警电路下：零点检查0.3V量程 5M. 7间的等效电阻两点、DC:RCD端以上的部分滑线P1P11R:R图3-23 直流毫伏变送器量程单元电路原理图 零点调整电路反馈回路基准电压FU(3-15)oofo4415cd103Tiz105106111P21115o106Fz111114115116107cd1UUUI RR32120R5 3-1415RR UUU -16 RRRR

15、RURU U -17RRRR5RRR （参参见见图图和和图图3 3）所所以以式式 （）和和式式（3 3）可可改改写写成成：（3 3）（3 3）现现设设：03105111114115116106106111P21115107R5 RRRRR RRRRR ，（）（），（）Ti z cd103iz103P1104105UUURRUU 3-14 RR/RR（） 图图 3-20 功率放大器原理图功率放大器原理图 105104P1103107106114111P2106107115116 RR/RR RR RRRR/RR/R，(3-15)1TFoizz103 ICUU3 1617 U U()U 3-18

16、1 ()UR 当当为为理理想想运运算算放放大大器器时时，可可从从式式（）和和式式（3 3）求求得得：（）上上式式即即为为变变送送器器的的输输出出与与输输入入之之间间的的关关系系式式。这这个个关关系系式式可可以以说说明明：（）这这一一项项表表示示了了变变送送器器的的调调零零信信号号，改改变变 值值可可实实现现正正向向或或负负向向迁迁移移。更更换换电电阻阻可可大大幅幅度度的的改改变变104P1RR5%零零点点迁迁移移量量。而而改改变变和和调调整整电电位位器器可可在在小小范范围围内内改改变变调调零零信信号号，它它可可以以获获得得满满量量程程的的的的零零点点调调整整范范围围。105103cdRRR 的

17、量程调整范围。获得满量程的系数，它可可以小范围的改变比例调整电位器的量程范围。而可大幅度的改变变送器改变即量程范围愈小。号范围小系数愈大就表示输入信，比例）是固定不变的，因而的范围（号例系数，由于输出信为输入与输出之间的比）（%5,RR ,V51U22P114o 足精度要求。能满满度必须反复调整，才在仪表调校时，零位和因此度输出也会相应改变。仅调整了零位，而且满不零位。另一方面，调整化，即调整量程会影响变切使调零信号也发生了输入（量程）范围，而调整了变送器的，改变比例系数，不仅）调整（1P2PRR311521P111106116115114111RRRRRRRR5）（）（ 105103cdRR

18、R oizU U()U -18 （3 3）本节小结：温度变送器： 1)结构； 2）放大单元：电压放大电路、功率放大电路、隔离输出、直流-交流-直流变换器； 3）直流毫伏变送器量程单元 ； 电流互感器和变压器原理差不多，在构造上也基本一样，都是两个绕组：一个匝数多、线径细，另外一个匝数少、线径粗。 若匝数多、线径细的绕组是作为一次绕组与被测量的电路并联连接，而匝数少、线径粗的绕组接测量仪表（电压表），则该互感器就是一个电压互感器。电压互感器实际上就是一台工作在空载状态下的降压变压器（因为电压表是高阻表，电流很小，所以是空载。又因为一次绕组匝数多、二次绕组匝数少，所以是降压） 若匝数少、线径粗的绕组是作为一次绕组与被测量的电路串联连接，而匝数多、线径细的绕组接测量仪表（电流表），则该互感器就是一个电流互感器。电流互感器实际上就是一台工作在短路状态下的升压变压器（因为电流表是低阻表，电流很大，所以相当于短路。又因为一次绕组匝数少、二次绕组匝数多，所以是升压，而之所以实际电流互感器的二次绕组电压没有升压，是因为它工作在短路状态）。电流互感器工作时二次绕组绝对不能开路，否则会感应高电压危及设备或人身安全，并因失去二次绕组的去磁磁势，会使铁心严重饱和而失去测