专利名称：一种经前级处理的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器，特别是涉及一种前级处理仪表温度变送
器o
背景技术：
原有的温度变送器，未经过前级处理，结构较松散，其安装和维修都极不 方便，安全性能差，不能满足用户的一些特殊量程需要，精度也难以提高。

实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提出一种经前级处理的温度变 送器。
为了达到本实用新型的上述目的，本实用新型提出一种经前级处理的温度
变送器，包括用于信号输入的输入端，与输入端相连的前级处理电路，与前 级处理电路相连的输出端，与前级处理电路相连的供电电源；
所述前级处理电路包括依次连接的熔断器保护式二极管安全栅电路、前 置放大电路和前级输出信号隔离电路；
所述输入端是接线端子连接输入线，所述输出端是输出线连接接线端子；
所述输入端接线端子的电路连接方式为一般型或防爆型。
上述输入端、输出端和供电电源三者与其连接部分之间电磁隔离。
所述输入/出线为绝缘导线。
所述供电电源是前级处理仪表输入输出电磁隔离器基准供电电源。 所述前级处理电路以插拔方式与输入端、输出端及供电电源连接。所述前置放大电路中还包括变量程电阻电路。
所述前级处理电路还包括连接在前置放大电路与前级输出信号隔离电路 之间的线性化电路。
本实用新型整机结构紧凑、精度高、温漂小；并保证仪表的高可靠性；同 时，保证仪表在安装配电状态下，可带电进行表芯插拔与更换；并解决输入、 输出的安全性能问题和尽可能满足用户的一些特殊量程需要，特别是满足核电 工程的需要。


图1为本实用新型的一种经前级处理的温度变送器。工作原理框图； 图2A-2D为本实用新型的温度变送器电磁隔离技术的输入输出信号电源 信号原理图3为本实用新型的温度变送器前级处理电路中的前置放大电路原理图； 图4为本实用新型的温度变送器前级处理电路中的熔断器保护式二极管安 全栅电路图5A、图5B为本实用新型的温度变送器的接线端子接线原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示的本实用新型的经前级处理的温度变送器。，由输入端101，前 级处理电路107，输出端106，供电电源109组成。输入信号经过输入端101 输入到前级处理电路107中，经过处理后的信号从输出端106输出到外部。前 级处理电路中包括二极管安全栅电路102、前置放大电路103和前级输出信号 隔离电路105。
上述输入端101、输出端106和供电电源三部分之间采用电磁隔离技术相 互隔离(见图2A-2D)。
如图2A所示，输入端由接线端子205和端子板204组成，接线端子205与端子板204之间用输入线连接，本实施例中，输入线为绝缘导线，长约40mm， 接线端子根据前级处理情况不同配置输入线(见图5)，图5中的RTD是测试 热电阻，RTD1是测温热电阻，RTD2是基准热电阻。前级处理电路107中还 包括端子连接板203和连接座201 ，端子连接板203起插拔连接作用，使端子 板204与前级处理电路的连接座201插拔连接。
如图2B所示，输出端由接线端子206和端子板204组成，接线端子206 与端子板204之间用输入线连接，本实施例中，输入线为绝缘导线，长约40mm。 前级处理电路107中还包括连接座202，前级处理电路107中的端子连接板203 使端子板204与前级处理电路107的连接座202插拔连接。
图2C所示为前级处理仪表温度变送器的输入及输出部分，输入信号由接 线端子205输入，输出信号由接线端子206输出。
如图2D所示，本实施例中供电电源采用前级处理仪表输入输出电磁隔离 器供基准电源电路108。电源信号通过接线端子207进行输入和输出，带有电 源信号的输入、输出导线与端子板204相连接，电源信号经过接线端子207后 分路，其中一路经过插座208进入供基准电源电路，在其中经保护电路，变换 电路、保护电路，回插座208的另一端输出；在供基准电源电路108中，输入 电源经保护电路，变换电路到达输出配电电路，输出配电电路输出三路电路 供输入电路、供输出电路及配电电源，供输入电路连接至输入导线，供输出电 路连接至输出导线；配电电源与端子板204连接。
前级处理电路107中首先嵌入熔断器保护式二极管安全栅电路102 (二极 管安全栅，见图4)。前级处理仪表温度变送器，分为双路输入和单路输入。以 单路输入为例，接线端子处的信号输入线有三条(见图5)，分别为501—— 输入待处理信号正端，502——输入待处理信号负端，503——输入基准信号； 外加一条电源输入线——504。接线端子处的信号接线图分为两种，分别为一 般型和防爆型。
一般型的输入线与熔断器保护式二极管安全栅电路的连接如图5A所示， 501与A相连，然后经端子板204、端子连接板203与熔断器保护式二极管安全栅电路的管脚1插拔相连，然后串联连接电阻RS1，再通过二极管组电路，
最后与熔断器FU1实行可拔插连接后经管脚9输出；502与503之间接入电阻 R，然后与C相连，然后经端子板204、端子连接板203与熔断器保护式二极 管安全栅电路的管脚4插拔相连，然后通过二极管组电路经管脚6输出；接线 端子的输入电源信号分路与B相连及经端子板203、端子连接板204与熔断器 保护式二极管安全栅电路的管脚3插拔相连。
防爆型的输入线与熔断器保护式二极管安全栅电路的连接如图5B所示， 501与A相连，然后经端子板203、端子连接板204与熔断器保护式二极管安 全栅电路的管脚1插拔相连；502与C相连，然后经端子板203、端子连接板 204与熔断器保护式二极管安全栅电路的管脚4插拔相连；503与B相连，然 后经端子板203、端子连接板204与熔断器保护式二极管安全栅电路的管脚3 插拔相连。
上述熔断器保护式二极管安全栅电路中的二极管组电路是由二极管串联 电路及二极管反向串联电路并联组成。上述熔断器采用自恢复熔断器，即保证 安全，又方便用户。其机理是 一、当来自用户输入端的输入待处理信号错误 时，因为输入信号与待处理信号不符，又因为电阻、二极管具有的导通性，输 入待处理信号无法向外输入。二、当来自用户输入端的输入待处理信号超负荷 时，熔断器首先熔断，原需要保护的电路的其它部件就会因断开信号电流而避 免损坏；而二极管的蓄流原理，会使熔断器熔断瞬间所产生的信号得到缓慢释 放，而不会波及用户输入端和电路输出端。三、当来自用户输入端的输入待处 理信号满足输入要求时，熔断器不会熔断，而电阻、二极管组会保证原输入待 处理信号不失真；而且二极管的单向导通原理，可以除去非待处理信号；二极 管的蓄流作用，会减缓用户输入端的输入待处理信号的波峰、波谷；即能改善 用户输入信号的品质，满足用户信号处理需要。
在前级处理电路中，熔断器保护式二极管安全栅电路与前置放大电路相 连。前置放大电路中还嵌入变量程电阻电路。如图3所示，熔断器保护式二极 管安全栅电路9脚与R1相连、7脚与R5相连、4 (6)脚的连线与C1、 C8、 C9相连。在安全性方面，若接线端子的测试热电阻发生错误，出现危险信号，
6熔断器保护式二极管安全栅电路的熔断器首先断开，前置放大电路除有瞬时信
号外，别无其它信号通过，而C1、 C8、 C9会产生反向抵消瞬时信号，保证电 路中没有危险信号通过。保证前级处理仪表温度变送器高精度的是R1 R5、 R7 R9的有无或其阻值大小，以及位置。前级处理仪表温度变送器，关键的电 路是前置放大电路。前置放大电路的关键器件是N3、 N4。 N3的3脚与2脚用 C2相隔；3脚与Cl相连，3脚通过R6、 Rl与熔断器保护式二极管安全栅电 路的熔断器的9脚相连，9胆P经R1、 R3与基准电源V1相连，9脚经R1、 R8、 R15与前置放大电路的输出端V01+相连；2脚通过R7、 R5与熔断器保护式二 极管安全栅电路的熔断器的7脚相连、7脚经R5、 R4与基准电源V6相连； 2脚通过R9、 RP3、 R15与前置放大电路的输出端V01+相连，2脚与RP3滑 变电阻通过C3相隔，C3 —端与N3的2脚相连另一端经R15与V01+相连。 N3的7脚与基准电源V6相连；基准电源V6用C5与仪表0电位点相隔。N3 的4脚接基准电源V2， V2用C6与仪表0电位点相隔。N3的6脚经VD10、 R15与前置放大电路的输出端V01+相连。前置放大电路的输出端V01+用C4 与仪表O电位点相隔。V01+经RP1、 R25到前置放大电路的输出端V01-。 V01-分别与仪表0电位点、C7的一端、C10的一端、N4的3脚相连。N4的3脚 经VZ2与C10的另一端相连并与基准电源V6相连；N4的3脚经VZ2、 R16 与基准电源VI相连。N4的4脚接基准电源V2。 N4的7脚接基准电源VI， 用C9与仪表0电位点相隔。N4的6脚用C8与仪表0电位点相隔，N4的6 脚经Rll、 R10到N3的2胆P， N4的6脚经R12与N4的2脚相连，再经R13、 RP4、 R14、 R10到N3的2脚，N4的6脚经R12与N4的2脚一起经R13与 基准电源V6 (C7的另一端)相连。通过电阻R1 R5、 R7 R9电阻的可变性和 前置放大电路的作用，完成了前级处理。输入小信号经前置放大后直接作为前 级输出而送到前级输出信号隔离电路。
在本实用新型的另一较佳实施例中，前级处理电路中还包括线性化电路， 可以对需要进行线性化处理的信号进行线性化处理。
本实用新型是根据输入热电阻的种类及其测量温度范围，通过变量程电阻 调整软件确定电阻R1 R5、R7 R9的有无或其阻值大小。在接线端子处用RTD2
7的阻值的大小，或B到C的连线的有无配制输入线(见图5);再根据前置放 大电路原理图(见图3)配制电路电阻。
总之，本实用新型的前级处理仪表温度变送器，就是将来自工业控制现场
的热电阻的阻值变化转换为与其测量参数或被测物理量成线性关系的l 5d.c. 或4 20mAd.c.标准信号输出。工作原理为通过前置放大电路的测试电流，将 来自热电阻或热电阻温差信号的电阻阻值变化检测出来，变换成一定幅度的 mV信号，再将此信号经放大和线性化电路处理后转换成0.2—1V的前级输出 信号送至信号隔离变送电路，最后由信号隔离变送电路将其转换成与之隔离的 4—20mA和/或1—5V的标准信号输出。
本实施例的前级处理仪表温度变送器的主要性能参数为l.输入信号测
温元件Cu50、 Cu100、 PtlO、 Ptl00;测温范围Cu50 (-50 150。C)， Cu100 (-50 150。C)， PU0 (-200 850。C)， Pt100 (-200 850。C)(实际测量温度范围， 可由用户在此区间确定，但其最小测量范围应^1(TC或6欧姆(取大值))；测
量形式三线制；引线电阻S5欧姆(任意两线间的电阻不大于0.5欧姆)；
测试电流1Ma(type),2.5mA。 2.低功耗功耗^2.5W。 3.隔离特性绝缘电阻 220M欧姆(电源、输入与输出端子三者两两之间)；绝缘强度500Va.c./lmin， 允许漏电流为2mA (电源、输入与输出端子三者两两之间)。4.可维护性强 仪表在安装配电状态下，可带电进行表芯更换。5.基本误差(变换精度)变送 器对应温度测量范围的输入电阻变化量为AR，若输入量程AR210欧姆，则基 本误差在士0.25%;若10欧姆〉AR^6欧姆，则基本误差在±0.50% (由于用户 输入电阻变化量小，精度会达到相当高)。
当然，本实用新型还可有其他实施例，在不背离本实用新型之精神及实质 的情况下，所属技术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，但这些相应的改变都应属于本实用新型权利要求的保护范围。
权利要求1、一种经前级处理的温度变送器，其特征在于，包括用于信号输入的输入端，与输入端相连的前级处理电路，与前级处理电路相连的输出端，与前级处理电路相连的供电电源；所述前级处理电路包括依次连接的熔断器保护式二极管安全栅电路、前置放大电路和前级输出信号隔离电路；所述输入端是接线端子连接输入线，所述输出端是输出线连接接线端子；所述输入端接线端子的电路连接方式为一般型或防爆型。
2、 根据权利要求1所述的一种经前级处理的温度变送器，其特征在于， 上述输入端、输出端和供电电源三者与其连接部分之间电磁隔离。
3、 根据权利要求1所述的一种经前级处理的温度变送器，其特征在于， 所述输入/出线为绝缘导线。
4、 根据权利要求2所述的一种经前级处理的温度变送器，其特征在于， 所述供电电源是前级处理仪表输入输出电磁隔离器基准供电电源。
5、 根据权利要求1所述的一种经前级处理的温度变送器，其特征在于，前级处理电路以插拔方式与输入端、输出端及供电电源连接。
6、 根据权利要求1所述的一种经前级处理的温度变送器，其特征在于，所述前置放大电路中还包括变量程电阻电路。
7、 根据权利要求1所述的一种经前级处理的温度变送器，其特征在于，所述前级处理电路还包括连接在前置放大电路与前级输出信号隔离电路之间 的线性化电路。
专利摘要本实用新型提出一种经前级处理的温度变送器，包括用于信号输入的输入端，与输入端相连的前级处理电路，与前级处理电路相连的输出端，与前级处理电路相连的供电电源；所述前级处理电路包括依次连接的熔断器保护式二极管安全栅电路、前置放大电路和前级输出信号隔离电路；所述输入端是接线端子连接输入线，所述输出端是输出线连接接线端子；所述输入端接线端子的电路连接方式为一般型或防爆型。本实用新型整机结构紧凑、精度高、温漂小；并保证仪表的高可靠性；同时，保证仪表在安装配电状态下，可带电进行表芯插拔与更换；并解决输入、输出的安全性能问题和尽可能满足用户的特殊量程需要。
文档编号G01K7/18GK201373780SQ20092012670
公开日2009年12月30日 申请日期2009年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者吴辉华, 杨艳阳, 蒋黎明 申请人:重庆川仪自动化股份有限公司