[发明专利]智能温度隔离变送器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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℃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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案如下：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，采用CPU的DA变换功能，直接输出恒流，供给温度传感器，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；利用单片 机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，通过V/I电流电压转换，送出隔离的DC4-20mA信号；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。补偿导线接在温度传感器电源端，即高端补偿接法；单片 机本身的两路24位AD转换通道分别与恒流供电导线A、补偿导线B相连接；与 恒流供电导线A相连接的转换通道AD0的电压为V_A1，与补偿导线B相连接的转 换通道AD1的电压为V_B1，V_B1的电压大小，由Pt100铂电阻产生的电压和C导线 电阻产生的电压之和；V_A1的电压大小则由Pt100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，测量时，本智能温度变送器利用公式V_Pt＝V_B1- (V_A1-V_B1)，得出Pt100铂电阻所产生的电压V_Pt。

本发明的有益效果是：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。

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的DA变换功能，直接输出恒流，供给Pt100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Pt100铂 电阻电源端，即高端D点。设导线A、B、C导线的电阻为R，铂电阻的电阻为R_Pt， 恒流为I，则AD0的电压为V_A1，AD1的电压为V_B1。

图1中，V_B1的电压大小，由Pt100铂电阻产生的电压和C导线电阻产生的 电压之和。V_A1的电压大小则由Pt100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1，就可以方便地求出Pt100铂电阻 所产生的电压V_Pt。

V_Pt＝V_B1-(V_A1-V_B1)    (公式1)

＝2V_B1-B_A1

＝2I(R_Pt+R)-(IR_Pt+R+R)

＝IR_Pt

图2中V_A2的电压与图1中的V_A1的电压相同，但V_B2的电压仅由C导线的电 阻产生。这样，Pt100铂电阻所产生的电压V_Pt：

(公式2)