专利名称：四线制热电阻温度变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度变送装置，具体而言是涉及一种功耗低、带负载能力强、 线性精度高的四线制热电阻温度变送器。
背景技术：
目前，热电阻温度变送器中热电阻的引线可有二线制、三线制和四线制三种连接方式。四线制热电阻温度变送器可完全消除引线的电阻影响，在日常生活中扮演越来越重要的角色，其在各行各业中的应用也日益广泛。四线制热电阻温度变送器在工作过程中，是将一次仪表(这里就是指热电阻)的电阻信号变为 PLC (Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、DCS (Distributed Control System,分布式控制系统)系统所需的标准的4一20mA直流电(或1一5V直流电)信号。这就要求它功耗低、线性精度高、带负载能力强。但是在现有的四线制热电阻温度变送器中，一般采用防短路二极管防止短路；在供电电路中采用推挽三极管振荡电路把直流24V转换成方波，通过变压器变成需要的直流电压；信号输出电路采用集成芯片跟随电压，经过采样电阻输出信号；整个电路的功耗总是保持在输出信号最大时的最大功耗；此外，电路中有负电源，最大达到负15V，最大压差为39伏。这些原因导致了现有四线制热电阻温度变送器功耗高、带负载能力不强、线性精度不高的缺点。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种功耗低、带负载能力强、线性精度高的四线制热电阻温度变送器。为实现上述目的，本实用新型提供了一种四线制热电阻温度变送器，其包括电源电路、电阻信号输入电路、线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路，其中，电源电路为线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路供电；电阻信号输入电路与线性化电路相连并将信号传输给线性化电路；线性化电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与信号调整电路的输入端相连，信号调整调整电路的输出端与隔离电路输入端相连，隔离电路的输出端与信号输出电路相连，电阻信号输入电路的输入信号经线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、 隔离电路处理后，由信号输出电路输出。在根据本实用新型的一种优选实施方式中，信号输出电路包括输出电路1和输出电路2，输出电路1和输出电路2的输入端分别与所隔离电路相连，用于接收隔离电路的信号并输出。在根据本实用新型的另一种优选实施方式中，电源电路包括三极管T3、三极管 T4、三极管T5、三极管T6，集成芯片⑶4069、三极管Tl以及变压器U4，外接电压经过三极管T3、三极管T4、三极管T5、三极管T6限流限压，再经集成芯片⑶4069、三极管Tl以及变压器U4，将外接电压转换成需要的电压VA+、VA-、VAO、VB+、VB-、VBO, VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBe 1。在根据本实用新型的另外一种优选实施方式中，线性化电路由平衡电桥及正反馈电阻组成，电阻信号输入电路的A输出端经过电阻R9A与集成运放0P-07的输入端口 3相连接，电阻信号输入电路的B输出端经过电阻R2A、电阻R2B、电阻R3A、电阻R!3B分压后，再经过电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C与集成运放0P-07的输入端口 2相连接，集成运放0P-07的输出端口 6与电阻R8C的一端相连，经过电阻RIA、电阻R1B、电阻R8A、电阻R8B、电阻R8C， 形成正反馈电路。在根据本实用新型的一种优选实施方式中，信号放大电路由集成运放0P-07以及电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C、电阻R5A、电阻R5B组成，集成运放0P-07的输入端口 3与电阻R9A相连，集成运放0P-07的输入端口 2与电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C串联，集成运放 0P-07的输出端口 6通过电阻R5A、电阻R5B与输入端口 2相连，从而实现对电压信号放大。在根据本实用新型的另一种优选实施方式中，信号调整电路由电阻R5B、电阻 R6A、电阻R6B、电阻R7A和稳压管DZ4组成，稳压管DZ4的输入端与电阻R5B、电阻R6B的一端相连，稳压管DZ4的输出端与R6A、电阻R7A相连，用于当信号与标准信号出现差异时，进行调整，使其与标准信号一致。在根据本实用新型的再一种优选实施方式中，信号隔离电路包括集成运放0P07、 变压器TO、三极管TO、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、二极管D9、二极管D10、二极管 DlU电阻R101、电阻R102、电阻R201、电阻R202、电容C102、电容C103、电容C202、电容 C203，其中，集成运放0P07的输出端口 6通过电阻R8和二极管D8与三极管的基极相连，三极管TO的集电极与变压器U5的输入端的一端相连。在根据本实用新型的另外一种优选实施方式中，信号输出电路1包括由集成运放 0P07、电阻R105、电阻R106、三极管T101、三极管T102组成的跟随电路，以及由集成运放 U11B、电阻R109、电阻R110、电阻R111、三极管T103组成的开关电路，集成运放0P07的输入端口 2与电阻R106相连，集成运放0P07的输出端口 6与电阻R105相连，电阻R105与三极管TlOl的基极相连，三极管TlOl的发射极与三极管T102的基极相连，集成运放UlIB的输出端口 7与输入端口 5之间连接有电阻R109，电阻Rlll的一端与集成运放UllB的输出端口 7相连，另一端与电阻RllO相连，三极管T103的基极连接于电阻RllO与电阻Rlll之间，三极管T103的发射极与电阻RllO的另一端分别连接有电压VB1。本实用新型具有的有益效果本实用新型采用集成芯片CD4069控制振荡，而不是采用功耗大的推挽三极管，同时在信号输出电路采用开关电路，将电路的最大压差降低到 M伏，精简了线性电路，减少了元器件，能够有效降低功耗，提高负载能力。精简了线性电路，将零点调整提前到信号放大后，避免了后面电路误差进一步放大，能够提高线性精度。

图1是本实用新型四线制热电阻温度变送器的结构示意图；图2是本实用新型电源电路的电路原理图；图3是本实用新型线性化电路、信号放大电路及信号调整电路的电路原理图；图4是本实用新型信号隔离电路的电路原理图；[0019]图5是本实用新型信号输出电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图对本实用新型进一步详细说明。如图1所示，本实用新型的四线制热电阻温度变送器包括电源电路、电阻信号输入电路、线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路。电源电路为线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路供电。电阻信号输入电路与线性化电路相连并将信号传输给线性化电路，线性化电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与信号调整电路的输入端相连，信号调整调整电路的输出端与隔离电路输入端相连，隔离电路的输出端与信号输出电路相连，电阻信号输入电路的输入信号经线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路处理后，由信号输出电路输出。其中，信号输出电路可以有一路输出电路，也可以有多路输出电路，在本实施方式中，输出电路包括结构相同的输出电路1和输出电路，输出电路1和输出电路2的输入端分别与隔离电路相连，用于接收隔离电路的信号并输出。如图2所示，电源电路包括三极管T3、三极管T4、三极管T5、三极管T6，集成芯片 ⑶4069、三极管Tl以及变压器U4，24V的外接电压经过三极管T3、三极管T4、三极管T5、三极管T6限流限压，再经集成芯片⑶4069、三极管Tl以及变压器U4的作用，将24V外接电压转换成需要的电压 VA+、VA-, VAO、VB+, VB-, VBO、VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBe 1。如图3所示，线性化电路由平衡电桥及正反馈电阻组成，从图中可见，电阻信号输入电路的A输出端经过电阻R9A与集成运放0P-07的输入端口 3相连接，阻信号输入电路的B输出端经过电阻R2A、电阻R2B、电阻R3A、电阻R!3B分压后，再经过电阻R4A、电阻R4B、 电阻R4C与集成运放0P-07的输入端口 2相连接，集成运放0P-07的输出端口 6与电阻R8C 的一端相连，经过电阻RIA、电阻R1B、电阻R8A、电阻R8B、电阻R8C，形成正反馈电路。信号放大电路由集成运放0P-07以及电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C、电阻R5A、电阻R5B组成，集成运放0P-07的输入端口 3与电阻R9A相连，集成运放0P-07的输入端口 2与电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C串联，集成运放0P-07的输出端口 6通过电阻R5A、电阻R5B与输入端口 2 相连，从而实现对电压信号放大。信号调整电路由电阻R5B、电阻R6A、电阻R6B、电阻R7A和稳压管DZ4组成，稳压管DZ4的输入端与电阻R5B、电阻R6B的一端相连，稳压管DZ4的输出端与R6A、电阻R7A相连，用于当信号与标准信号出现差异时，进行调整，使其与标准信号一致。图4示出了本实用新型信号隔离电路的电路原理图，图5示出了本实用新型信号输出电路的电路原理图。如图中所示，信号隔离电路包括集成运放0P07、变压器TO、三极管 TO、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、二极管D9、二极管D10、二极管D11、电阻R101、电阻R102、电阻R201、电阻R202、电容C102、电容C103、电容C202、电容C203，其中，集成运放 0P07的输出端口 6通过电阻R8和二极管D8与三极管的基极相连，三极管TO的集电极与变压器U5的输入端的一端相连。在本实施方式中，信号隔离电路将输入信号与两路输出信号进行了隔离，并分别由信号输出电路1和信号输出电路2输出。由于信号输出电路1和信号输出电路2结构一样，这里只介绍信号输出电路1的机构，如图中5所示，信号输出电路1包括由集成运放0P07、电阻R105、电阻R106、三极管T101、三极管T102组成的跟随电路，以及由集成运放U11B、电阻R109、电阻R110、电阻R111、三极管T103组成的开关电路。 集成运放0P07的输入端口 2与电阻R106相连，集成运放0P07的输出端口 6与电阻R105 相连，电阻R105与三极管TlOl的基极相连，三极管TlOl的发射极与三极管T102的基极相连，集成运放UlIB的输出端口 7与输入端口 5之间连接有电阻R109，电阻Rl 11的一端与集成运放UllB的输出端口 7相连，另一端与电阻RllO相连，三极管T103的基极连接于电阻 RllO与电阻Rlll之间，三极管T103的发射极与电阻RllO的另一端分别连接有电压VB1。 信号经过隔离后，通过集成运放0P07、电阻R105、电阻R106、三极管T101、三极管T102组成的跟随电路，再通过由集成运放U11B、电阻R109、电阻R110、电阻Rll三极管T103组成的开关电路，输出标准的4--20mA电流。在本实用新型中，采用集成芯片CD4069控制振荡， 同时在信号输出电路采用开关电路，并将电路的最大压差降低到M伏，由此精简了线性电路，减少了元器件，有效降低了功耗，提高了负载能力。将零点调整提前到信号放大后，避免了后面电路误差进一步放大，能够提高线性精度。 当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种四线制热电阻温度变送器，其特征在于包括电源电路、电阻信号输入电路、线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路，所述电源电路为所述线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路供电；所述电阻信号输入电路与所述线性化电路相连并将信号传输给所述线性化电路；所述线性化电路的输出端与所述信号放大电路的输入端相连，所述信号放大电路的输出端与所述信号调整电路的输入端相连，所述信号调整调整电路的输出端与所述隔离电路输入端相连，所述隔离电路的输出端与所述信号输出电路相连，所述电阻信号输入电路的输入信号经线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路处理后，由信号输出电路输出。
2.如权利要求1所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述信号输出电路包括输出电路1和输出电路2，所述输出电路1和输出电路2的输入端分别与所述隔离电路相连，用于接收所述隔离电路的信号并输出。
3.如权利要求2所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述信号输出电路1 包括由集成运放0P07、电阻R105、电阻R106、三极管T101、三极管T102组成的跟随电路， 以及由集成运放U11B、电阻R109、电阻R110、电阻R111、三极管T103组成的开关电路，所述集成运放0P07的输入端口 2与电阻R106相连，所述集成运放0P07的输出端口 6与电阻 R105相连，所述电阻R105与所述三极管TlOl的基极相连，所述三极管TlOl的发射极与所述三极管T102的基极相连，所述集成运放UllB的输出端口 7与输入端口 5之间连接有电阻R109，所述电阻Rlll的一端与所述集成运放UllB的输出端口 7相连，另一端与所述电阻RllO相连，所述三极管T103的基极连接于电阻RllO与电阻Rlll之间，三极管T103的发射极与电阻RllO的另一端分别连接有电压VB1。
4.如权利要求1所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述电源电路包括三极管T3、三极管T4、三极管T5、三极管T6，集成芯片⑶4069、三极管Tl以及变压器U4，所述外接电压经过三极管T3、三极管T4、三极管T5、三极管T6限流限压，再经集成芯片⑶4069 、三极管Tl以及变压器U4，将外接电压转换成需要的电压VA+、NA-、VAO、VB+、VB_、VB0、 VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBel。
5.如权利要求1所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述线性化电路由平衡电桥及正反馈电阻组成，所述电阻信号输入电路的A输出端经过电阻R9A与集成运放 0P-07的输入端口 3相连接，阻信号输入电路的B输出端经过电阻R2A、电阻R2B、电阻R3A、 电阻MB分压后，再经过电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C与集成运放0P-07的输入端口 2相连接，集成运放0P-07的输出端口 6与电阻R8C的一端相连，经过电阻RIA、电阻R1B、电阻 R8A、电阻R8B、电阻R8C，形成正反馈电路。
6.如权利要求1所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述信号放大电路由集成运放0P-07以及电阻R4A、电阻R4B、电阻R4C、电阻R5A、电阻R5B组成，集成运放0P-07 的输入端口 3与电阻R9A相连，集成运放0P-07的输入端口 2与电阻R4A、电阻R4B、电阻 R4C串联，集成运放0P-07的输出端口 6通过电阻R5A、电阻R5B与输入端口 2相连，从而实现对电压信号放大。
7.如权利要求1所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述信号调整电路由电阻R5B、电阻R6A、电阻R6B、电阻R7A和稳压管DZ4组成，所述稳压管DZ4的输入端与电阻R5B、电阻R6B的一端相连，所述稳压管DZ4的输出端与R6A、电阻R7A相连，用于当信号与标准信号出现差异时，进行调整，使其与标准信号一致。
8.如权利要求1所述的四线制热电阻温度变送器，其特征在于所述信号隔离电路包括集成运放0P07、变压器TO、三极管TO、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、二极管D9、二极管D10、二极管D11、电阻R101、电阻R102、电阻R201、电阻R202、电容C102、电容C103、电容C202、电容C203，其中，集成运放0P07的输出端口 6通过电阻R8和二极管D8与三极管的基极相连，三极管TO的集电极与变压器TO的输入端的一端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种四线制热电阻温度变送器，其包括电源电路、电阻信号输入电路、线性化电路、信号放大电路、信号调整电路、隔离电路以及信号输出电路。该实用新型采用集成芯片CD4069控制振荡，而不是采用功耗大的推挽三极管，同时在信号输出电路采用开关电路，将电路的最大压差降低到24伏，精简了线性电路，减少了元器件，能够有效降低功耗，提高负载能力。另外将零点调整提前到信号放大后，避免了后面电路误差进一步放大，能够大大提高线性精度。
文档编号G01K7/16GK202057430SQ20112012692
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者徐科 申请人:重庆迪洋仪表有限责任公司