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變送器在不同應(yīng)用場(chǎng)合所需的不同的輸出形式 | |
作者:不詳 來(lái)源:網(wǎng)上收集 更新日期:2008-2-27 閱讀次數(shù): 3 | |
摘 要:介紹了液位傳感器調(diào)理電路的設(shè)計(jì)及變送器在不同應(yīng)用場(chǎng)合所需的不同的輸出形式。 關(guān)鍵詞:變送器 液位傳感器 溫度漂移 傳感器技術(shù)已日趨成熟,液位變送器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制。雖然傳感器制造技術(shù)在飛速發(fā)展,但傳感器(敏感器件)輸出的信號(hào)還存在一些問(wèn)題,如溫漂問(wèn)題,各種傳感器都存在零點(diǎn)和靈敏度溫漂,必須減小漂移來(lái)滿足檢測(cè)和控制的精度要求;各種傳感器還都存在非線性問(wèn)題,因此需要對(duì)傳感器輸出的信號(hào)要進(jìn)行線性化;大部分傳感器的輸出信號(hào)都比較小,尤其是金屬膜傳感器輸出的信號(hào)更小,必須放大并使輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)變送器信號(hào)調(diào)理電路可以解決上述問(wèn)題。 1 變送器信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì) ![]() 1.1 溫度漂移的處理 傳感器的溫度漂移可分為零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂移。零點(diǎn)溫漂即傳感器不受壓時(shí)的輸出由溫度變化引起的漂移,在傳感器的應(yīng)用中,經(jīng)常用恒流供電,零點(diǎn)及其溫漂的補(bǔ)償方法可用電阻串并聯(lián)法,采用圖1所示的電路可有效的解決零點(diǎn)溫漂問(wèn)題。 恒流供電橋路的傳感器,其靈敏度溫度補(bǔ)償通常采用的電路如圖2所示。其中R的網(wǎng)路中Rt為溫度系數(shù)與靈敏度溫漂同向的熱敏電阻,Rs、Rp、Rz為溫度系數(shù)可忽略的電阻,用來(lái)調(diào)整Rt的溫度系數(shù)。經(jīng)上述零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償?shù)膫鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)即可視為在一定的溫度范圍內(nèi)與溫度變化無(wú)關(guān)。 1.2 放大及非線性的處理 ![]() 任何力敏傳感器的非線性都有大小、正負(fù)之分,信號(hào)的處理和傳輸時(shí)要進(jìn)行線性化處理,使最后得到的信號(hào)與液位成線性關(guān)系。線性化電路就是根據(jù)非線性的大小和正負(fù)來(lái)設(shè)計(jì)的,線性化可以在信號(hào)處理的不同階段來(lái)進(jìn)行,有的在模擬信號(hào)階段進(jìn)行,有的在數(shù)字信號(hào)階段進(jìn)行。 在圖3的電路中,12腳與6腳連接后調(diào)整電阻R8,可以調(diào)節(jié)正非線性;12腳與1腳連接后調(diào)整電阻R8,可以調(diào)節(jié)負(fù)非線性。 對(duì)于一般應(yīng)用要求的精度(±0.5%FS0),在適當(dāng)?shù)牧砍谭秶鷥?nèi),使用簡(jiǎn)單的正負(fù)反饋的修正就足夠了;小量程的傳感器應(yīng)用到大量程中,非線性會(huì)增大,有時(shí)用簡(jiǎn)單的正負(fù)反饋修正進(jìn)行線性化比較困難,最好使用數(shù)字線性化方法,也可以采用多點(diǎn)修正方法。 ![]() 對(duì)于輸出信號(hào)很小,甚至只有幾mV的傳感器在制作4~20mA液位變送器時(shí),可以使用性能優(yōu)良的儀表放大器,如INA118,對(duì)溫度補(bǔ)償、線性化、放大以及輸出全面考慮,設(shè)計(jì)出滿足需求的液位變送器電路。 也可以應(yīng)用變送器電路塊,如xTR106,這是美國(guó)BB公司的產(chǎn)品。具體電路如圖3所示,用該電路組裝的變送器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行,各方面的性能都很好,其中用Wl調(diào)零點(diǎn),W2調(diào)量程,R3調(diào)靈敏度溫漂,R8調(diào)線性。 2 變送器輸出的變換 2.1 4~20mA變換為0~5V ![]() RCV420 是 BB公司的產(chǎn)品。它能將4~20mA變換為0~5V。它的電源電壓額定值為±15V,靜態(tài)電流為3mA,工作溫度范圍-55~125℃。雖然說(shuō)明書(shū)中給出的電源是雙電源,但也可以應(yīng)用于單電源0~24V的場(chǎng)合,這就十分方便,應(yīng)用時(shí)不加任何外部元件(見(jiàn)圖5)。 ![]() 把4~20mA變換為0~10mA的電路如圖6所示。這個(gè)電路雖然比較復(fù)雜,但性能穩(wěn)定可靠。 設(shè)R1 上的壓降(取樣電壓)為Vi,經(jīng)推導(dǎo)可以得到流經(jīng)RL上的電流為I=(Vi-1)/R11 。很顯然,如果變送器在零位時(shí)輸出4mA,在250Ω的取樣電阻的壓降為1V,于是I=0。如果變送器輸出為20mA,Vi=5V,則I=(5-1) /R11,適當(dāng)選取R11,可得I=10mA。 2.3雙4~20mA輸出 有時(shí)為應(yīng)用方便,一個(gè)變送器需用兩個(gè)或多個(gè)4~20mA輸出。圖7給出了在實(shí)際應(yīng)用中很成功的解決方法。 實(shí)際電路由OP295和9015PNP管構(gòu)成,調(diào)解R1使其輸出為4~20mA,就成了雙4~20mA輸出。這個(gè)電路輸出穩(wěn)定可靠。 3 結(jié)語(yǔ) |
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