专利名称：多功能变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型电气技术领域，涉及一种多功能变送器。
背景技术：
目前市场上工业信息采集有二线制和三、四线制两种不同类别，二线制仅用于压力、流量等有电桥传感的地方，在加上其精度没有四线制高，因而使用者已越来越少。现在 市场上仍有的二线制，其变送器也都是使用AD693AQ或XTR110，这两种类型的4 20mA环 流专用集成电路价格昂贵，每片都在百元左右。九十年代至今，别的集成芯片均在不断降 低价格，而这两种专用集成芯片丝毫没有降价的迹象。目前市场上，工业信息采集的远传方 式，有二线制，三、四线制和补偿导线等。所涉及的传感器，变送器，隔离器和配电器等，品种 繁杂，性能普遍不好，耗电、运行成本高、维护使用极不方便。因此迫切需要一种高性能、低 价位、用电省、使用维护容易、对各种物理量都能统一连接的电信号变送器来提高工业自控 的数据采集的薄弱环节，突破制约工业自控发展的瓶颈。当拥有高精度配电隔离安全栅后， 也需要有一种高品位的远传变送器与之匹配连接，形成一个完整的系统。

实用新型内容本实用新型要解决技术问题是提供一种多功能变送器，该多功能变送器成本低、 适用于不同的传感器，放大倍数调节范围宽。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为一种多功能变送器，其特征在于，包括稳压电路、可调分压电路、差分放大电路、传 感器以及环流驱动电路；所述的稳压电路与可调分压电路连接，可调分压电路与传感器的 供电端连接；传感器的信号输出端与差分放大电路的信号输入端连接；差分放大电路的信 号输出端接环流驱动电路的输入端；接环流驱动电路的输出端为本多功能变送器的信号输 出端；所述的可调分压电路为至少由2个可调电阻和2个非可调电阻串接而成，所述的2个 可调电阻为第一可调电阻和第二可调电阻。差分放大电路采用差分运算放大器，用于调节放大倍数的第三可调电阻与差分运 算放大器相接。所述的稳压电路采用MC7806和MC7906芯片；差分放大电路采用LT1058芯片，环 流驱动电路采用XTRl 16芯片。本多功能变送器的信号输出端与配电隔离安全栅连接。实用新型的有益效果多功能变送器是在于有了高精度二线制配电隔离安全栅之后，对于工业自动控制 数据采集领域的其他环节，如传感器、变送器、隔离器等，仍旧是杂乱无章，急需从整体上有 一个完满解决，多功能变送器是在这种情况下研制成功的。其特征在于为了克服电流变化 所引起电压波动的影响，首先将配电器送来的19.0 19. 8V，在中间截取一段正负6V进行 精密稳定滤波。其一路送到差分放大器，给差分放大器提供精密的稳压电源，另一路则送往各种不同的传感电路。根据传感电路的不同，通过调整RWl和RW4改变传感电路的输入电 源电压。图2中的传感器为一个由四个电阻组成的电桥，其中一个电阻是可以根据承受压力改变电阻值的扩散硅感压元件，在图2中用四个R表示。多功能变送器模块通过RWl和 RW4两端给这四个电阻提供电源，同时由于扩散硅受到压力导致电桥不平衡，才造成差压信 号传入多功能变送器的信号输入端。图1中标注的“各种传感电路板”就是传感器，其中左 边两根线是多功能变送器提供电源的，右边两根线是传感器用于输出信号的。例如压力传 感桥电路就把电源两端定在士2V，而温度、流量等传感电路则应根据需要锁定在不同的值。 所谓多功能就是设计了一种非常灵活，有足够宽度的可调电源。传感电路有了这样的供电 电源，就能产生10 60mV的差分电压，5 7V的共模电压传送到差分放大器。差分放大器 有了这样的输入参数，并通过RW2调整放大倍数K，K值调整范围从50 200倍，从差分放 大器Ul第8脚输出，把差分放大器中剩下的第四运放做成负反馈伺服放大器。Ul的13、14 管脚相连，经过RW3微调与XTR116的输入管脚连接，具有0. 8 5V，40 200 μ A的输入。 完全满足了 XTR116的各项参数要求，因此在整体上取得了非常好的效果。采用用活塞式压 力计做试验，一端是压力计上砝码的重量，另一端是经过隔离滤波的4 20mA电流，经过如 此多的环节，两者间的总精度仍然达到士0. 0.5%，是多项创新来之不易的结果。多功能变送器的市场效益是二方面合成的，其一它是配电隔离安全栅的配套产 品，两者之间的连接参数完全吻合匹配。有了它，配电隔离安全栅的优势才能充分体现出 来，才是真正的高精度二线制进现场的完整体系结构。市场效益的另一方面就是多功能变 送器严格区别于市场上形形色色的压变、温度、隔离器仿制产品，多功能变送器是用普通的 运算放大器和价位低的专用芯片XTR116组成，市场上的仿制产品均用高价位4 20mA环 流专用芯片XTRllO或AD693AQ等组成，多功能变送器的成本只有仿制品的四分之一。其重 要意义还在于打破了大规模专用芯片垄断了变送器的局面，开阔了工业自控数据采集的新 途径。

图1为变送器原理图。配电器供DC19.0 19.8V.在同一对线上多功能变送器 向配电器馈送4 20mA本安电流。图2为变送器电路图；图3为配电隔离安全栅原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。实施例1:如图1和2所示，一种多功能变送器，包括稳压电路、可调分压电路、差分放大电 路、传感器以及环流驱动电路；所述的稳压电路与可调分压电路连接，可调分压电路与传感 器的供电端连接；传感器的信号输出端与差分放大电路的信号输入端连接；差分放大电路 的信号输出端接环流驱动电路的输入端；接环流驱动电路的输出端为本多功能变送器的信 号输出端；所述的可调分压电路为至少由2个可调电阻(RWl和RW4)和2个非可调电阻串接而成。 差分放大电路采用差分运算放大器，用于调节放大倍数的第三可调电阻(即图2 中的RW2)与差分运算放大器相接。所述的稳压电路采用MC7806和MC7906芯片；差分放大电路采用LT1058芯片，环 流驱动电路采用XTRl 16芯片。本多功能变送器的信号输出端与配电隔离安全栅连接。配电隔离安全栅包括正负电源形成电路、正弦波振荡电路、调制频率整形电路、配 电电压形成电路、信号采集器、I/I转换放大驱动器和隔离整流输出电路；所述的正负电源 形成电路、正弦波振荡电路、调制频率整形电路和配电电压形成电路依次串接后输出电压 到现场传感器；所述的I/I转换放大驱动器的一端通过第一变压器与调制频率整形电路 的输出端电连接；所述的I/I转换放大驱动器的另一端通过第二变压器接隔离整流输出 电路；所述的信号采集器接入来自现场传感器输出的电流信号，其输出端接所述的I/I转 换放大驱动器的信号叠加端。配电安全栅如图3所示。配电安全栅详见实用新型专利ZL 200820158766. 2。整个过程是传感电路将物理量变成毫伏信号，再通过LT1058输出4-8V作为信号 电压传给XTRl 16，XTRl 16向外电路输出4_20mA的环流信息。总之，XTR116的作用是将4-8V 信号电压变成标准的4-20mA电流，XTRl 16的电源是配电器通过外线送来的。1、稳压电路比较直观，它从7806到7906稳定输出正负6V的电压。2、放大电路主 要由LT1058组成，它接收传感电路提供的20-100毫伏信号并把该信号放大成XTRl 16能够 接受的4-8V信号传送给XTR116。3、XTR116芯片的作用是将4-8V信号变成标准的4_20mA 电流送给计算机。4、配电隔离安全栅不属于多功能变送器电路的一部分，它是一个可与多 功能变送器配套的、独立的产品。它的作用是将多功能变送器送来的4-20mA隔离后送给计 算机。LT1058差分放大器的功能是对传感毫伏信号进行放大，这个放大了的信号统一为 0.8-4V，它是给XTR116提供的信号输入，而不是提供电源。XTR116的电源是配电器从外线 上提供的。图2中有详细的传感电路，它是由4个R组成的电桥和一个调零的RW5组成，RWl 和RW4是用于调整桥电路上下两个端点的电位。稳压电路通过7806和7906输出正负6V电压，一共12V电压加在RWl和RW4和传 感电路之间，而本例中设定传感电路占用4V电压，根据传感电路的不同可以把传感电路两 端的电压调整到4-1OV。本变送器与配电隔离安全栅的连接十分简单。配电隔离安全栅通过一条双绞线给 变送器输送19. OV-19. 8V电压，给变送器提供电源，变送器接收传感器的毫伏信号经过放 大调制，在同一对双绞线上给配电隔离安全栅返回4-20mA信号。配电隔离安全栅收到该信 号后经过隔离，再给计算机输送的4-20mA，或1-5V。 多功能变送器属工业自动控制的数据采集环节，与配电隔离安全栅连接，匹配组 成数据采集系统便可以把压力、流量、重量、速度、温湿度和电压、电流等各种物理量转化成 4 20mA本安电流传送到计算机系统的AI端口。完成在复杂现场工况下，提取优质信息的 目的。是工业自控领域的核心部件，是数据采取中的多功能接头。它可以用在冶金、电力、石化、轻工、建材、环保等各行各业.
权利要求一种多功能变送器，其特征在于，包括稳压电路、可调分压电路、差分放大电路、传感器以及环流驱动电路；所述的稳压电路与可调分压电路连接，可调分压电路与传感器的供电端连接；传感器的信号输出端与差分放大电路的信号输入端连接；差分放大电路的信号输出端接环流驱动电路的输入端；接环流驱动电路的输出端为本多功能变送器的信号输出端；所述的可调分压电路为至少由2个可调电阻和2个非可调电阻串接而成，所述的2个可调电阻为第一可调电阻和第二可调电阻。
2.根据权利要求1所述的多功能变送器，其特征在于，差分放大电路采用差分运算放 大器，用于调节放大倍数的第三可调电阻与差分运算放大器相接。
3.根据权利要求1所述的多功能变送器，其特征在于，所述的稳压电路采用MC7806和 MC7906芯片；差分放大电路采用LT1058芯片，环流驱动电路采用XTRl 16芯片。
4.根据权利要求广3任一项所述的多功能变送器，其特征在于，本多功能变送器的信 号输出端与配电隔离安全栅连接。
专利摘要本实用新型提供了一种多功能变送器，其特征在于，包括稳压电路、可调分压电路、差分放大电路、传感器以及环流驱动电路；所述的稳压电路与可调分压电路连接，可调分压电路与传感器的供电端连接；传感器的信号输出端与差分放大电路的信号输入端连接；差分放大电路的信号输出端接环流驱动电路的输入端；接环流驱动电路的输出端为本多功能变送器的信号输出端；所述的可调分压电路为至少由2个可调电阻和2个非可调电阻串接而成。该多功能变送器成本低、适用于不同的传感器，放大倍数调节范围宽。
文档编号G01D3/032GK201555597SQ20092025958
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者余兴, 龙得云, 龙波 申请人:株洲振邦科技实业有限公司