控制儀表及系統(tǒng)溫度變送器

1、溫度變送器： 1)結(jié)構(gòu)； 2）放大單元：電壓放大電路、功率放大電路、隔離輸出、直流-交流-直流變換器； 3）直流毫伏變送器量程單元。本節(jié)重點：第三節(jié) 溫度變送器（DBW）o 溫度變送器有四線制和兩線制之分，它們各有三個品種n直流毫伏變送器直流毫伏變送器n熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器n熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器o 四線制四線制：供電電源與輸出信號分別用兩根導線傳輸。由于供電電源與輸出信號分別用兩根導線傳輸。由于電源與信號分別傳送，因此對電流信號的零點及元器件的功電源與信號分別傳送，因此對電流信號的零點及元器件的功耗均無嚴格要求。耗均無嚴格要求。o 兩線制：兩線制：是指變送器與控制室之間

2、僅用兩根導線傳輸。這是指變送器與控制室之間僅用兩根導線傳輸。這兩根導線既是電源線又是信號線，節(jié)省了大量電纜費用，又兩根導線既是電源線又是信號線，節(jié)省了大量電纜費用，又有利于安全防爆。有利于安全防爆。四線制與兩線制傳輸示意圖 溫度變送器的三個品種：n直流毫伏變送器、直流毫伏變送器、n熱電偶溫度變送器、熱電偶溫度變送器、n熱電阻溫度變送器。熱電阻溫度變送器。12 33-19一一、概概述述四四線線制制溫溫度度變變送送器器具具有有如如下下特特點點：（）采采用用了了線線性性化化電電路路；（ ）采采用用了了抗抗干干擾擾措措施施：隔隔離離變變壓壓器器等等。（ ）采采用用了了安安全全火火花花防防爆爆措措施施。

3、總總體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)如如圖圖所所示示。第三節(jié) 溫度變送器（DBW）DC-ACAC-DC直流-交流交換器整流濾波輸入回路反饋回路電壓放大功率放大隔離輸出放大單元量程單元IoUoUi，EtUz+Uf圖圖3-19 溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖 三三種種變變送送器器在在線線路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上都都分分為為量量程程單單元元和和放放大大單單元元兩兩個個部部分分，他他們們分分別別設(shè)設(shè)置置在在兩兩塊塊印印刷刷電電路路板板上上，用用接接插插件件互互相相連連接接。其其中中放放大大單單元元是是通通用用的的，而而量量程程單單元元則則隨隨品品種種、測測量量范范圍圍的的不不同同而而異異。零點遷移量，最大量程程熱電偶變送器

4、：最小量。圍熱電阻變送器：測量范。零點遷移量，最大量程量程直流毫伏變送器：最小）測量范圍：（主要性能如下：mV5050- ;mV06 mV3 C500100- mV5050- ;mV100 mV3 1 型防暴儀表。）防爆等級：本質(zhì)安全（。化時，附加誤差不超過范圍內(nèi)變阻在）恒流性能：當負載電（。差不超過，附加誤每變化）溫度特性：環(huán)境溫度（。）基本誤差：（5%5 . 010004%5 . 0C253%5 . 02 oof -332 IUU二二、放放大大單單元元工工作作原原理理放放大大單單元元由由集集成成運運算算放放大大器器、功功率率放放大大器器、直直流流 交交流流 直直流流變變換換器器、隔隔離離輸

5、輸出出等等部部分分組組成成，其其線線路路圖圖見見圖圖的的放放大大單單元元部部分分。作作用用：將將量量程程單單元元輸輸出出的的毫毫伏伏信信號號進進行行電電壓壓和和功功率率放放大大，輸輸出出統(tǒng)統(tǒng)一一的的直直流流電電流流信信號號 和和直直流流電電壓壓信信號號。同同時時，輸輸出出電電流流又又經(jīng)經(jīng)反反饋饋部部分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成反反饋饋電電壓壓信信號號，送送至至量量程程單單元元。圖圖3-19 溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖 1osososososososii1 IC332 U U tUtU ttUUU t/ UUt 、電電壓壓放放大大電電路路組組成成：由由集集成成運運算算放放大大器器構(gòu)構(gòu)成成。見見圖圖

6、。溫溫度度漂漂移移系系數(shù)數(shù)：主主要要是是指指失失調(diào)調(diào)電電壓壓隨隨溫溫度度變變化化的的數(shù)數(shù)值值。溫溫度度變變化化時時失失調(diào)調(diào)電電壓壓的的變變化化量量為為：變變化化給給儀儀表表帶帶來來的的附附加加誤誤差差為為：C/V05. 0tUC/V01. 0tU7650 C/V3 . 0tUtU%3 . 0C30t3mV,Umaxososiosi ，運放如低漂移，型的高增益運算放大器在線路中，采用低漂移。時，按上式就有，要求為溫升為程當溫度變送器的最小量VZ0R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUR12R11R10R9VT3VT4VD3VD8T11169841019121320141615312

7、45ToVD13VD16R14C6VD17VZ0R15FU_+IC1C101R106R110R103R107R109R105R111R104R102R140R101R116R11420R115VZ101VZ102S上下18RP2RP12CW212CW213DG27C 21k1k191261234VZ1R112R113RP3C102VZ0R5R6R7R8C3C4330 25V233025VR3R4R1R2C2VT1VT2503k1005k19505047k217164.95k5005015V450100k1.2kC13300pDF-110k1 30V2.4k2.2k20502CK3 220VD1

8、82CP6D 2 2CW14 2502CW1 2 1.5k1.5k3603602CK3 6g10102.72.73DG27C 22CP6D 420k33050V2CP24B11B10B12B8B7B6B5A1A2放大單元量程單元圖3-32 直流毫伏變送器電路圖11 9 108WY7231234o2.320 VTVTRRT功功率率放放大大電電路路，見見圖圖。組組成成：復復合合管管、及及其其射射極極電電阻阻、隔隔離離變變壓壓器器等等元元件件組組成成。VD1VD2R3R4R1R2CVT1VT2ILUfic1ic231245To交流方波電壓供電采用復合管，提高輸入阻抗負反饋，射極電阻穩(wěn)定工作點整機反饋

9、電壓，0.20.21V1V。420mA 隔離，提高抗干擾能力圖 3-20 功率放大器原理圖 電壓放大器輸出R3、R4穩(wěn)穩(wěn)定工作點，定工作點，R4=50 ,Vf=0.21V調(diào)制作用電流互感器 1:1iL31245ToVD13VD16R14C6VD17VD18VZ0IoR155678FU圖3-21 隔離輸出電路圖）工作原理（左右。頻率：。通用部件，隔離式供電變換器直流（交流直流隔離輸出1kHz54 )DC/AC/DC. 4. 3 保護作用提供電流通路橋式整流阻容濾波提高抗干擾能力420mA)5V1(V0隔離保護作用ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10

10、R9VT3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615圖3-22 直流-交流變換器 bbb3c3sccc3cb3e311b310c33 b3WW e eE WWd eW dtei R i R iidT 0 dt2 ，bbb4c4sccc4cb4e412b49c44 b4WW e eE WWd eW dtei R i R iidT 0 dt2 ，VT3 導通：VT4 導通：磁偶合對稱推挽式多諧振蕩器磁偶合對稱推挽式多諧振蕩器ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10R9VT

11、3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615 保護晶體管熔斷絲原邊副邊交流方波，供功放磁偶合對稱推挽式多諧振蕩器磁偶合對稱推挽式多諧振蕩器的工作點。、體管晶負反饋電阻，用于穩(wěn)定43VTVT 保護作用整流橋路輸出電源供運放和量程單元基極偏置電流圖3-22 直流-交流變換器 bbb3c3sccc3cb3e311b310c33 b3MWW e eE 3-10WWd eW -11dtei R i -12R iidT 0 dt22T 2 （）（3 3）（3 3），（ ）振振蕩蕩頻頻率率在在時時間間內(nèi)內(nèi)磁磁通通由由增增Mc

12、cd eWdt加加到到，由由可可求求得得振振蕩蕩頻頻率率。ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10R9VT3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615圖3-22 直流-交流變換器 csce3R11scmMMscsmcmMm2 eEUUE4W B S E WTT02E1 f 3-13T4B SWB SB Sm （）（）式式中中：，為為對對應(yīng)應(yīng)的的磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度，單單位位為為特特斯斯拉拉； 為為磁磁芯芯截截面面積積， 單單位位為為。頻頻率率與與電電源源電電壓壓的的幅

13、幅值值成成正正比比。ic3R13C5VD9VD11VD10VD11VD19FUEs+_R12R11R10R9VT3VT4ib3ie3eb4eb3ec3ec4eL1eL2VD6VD8VD3VD5T11169841019121320141615圖3-22 直流-交流變換器 _+IC1C101UFR106R110UTR103R107R109R105R111R104R102R140R101RP11R116R114RP22R115VZ101VZ102UiUfUz+_S上下RP21RP2dcRP1UfI2I1Uzcd103Ti z iz103P110410532332RR UUUUU 3-14 RR/RR

14、三三、直直流流毫毫伏伏變變送送器器量量程程單單元元組組成成：由由輸輸入入回回路路和和反反饋饋回回路路組組成成。見見圖圖，圖圖3 3。同同相相輸輸入入端端：（）限壓限流上：斷路報警放大單元零點調(diào)整零點遷移濾波反饋回路基準電壓報警電路下：零點檢查0.3V量程 5M. 7間的等效電阻兩點、DC:RCD端以上的部分滑線P1P11R:R圖3-23 直流毫伏變送器量程單元電路原理圖 零點調(diào)整電路反饋回路基準電壓FU(3-15)oofo4415cd103Tiz105106111P21115o106Fz111114115116107cd1UUUI RR32120R5 3-1415RR UUU -16 RRRR

15、RURU U -17RRRR5RRR （參參見見圖圖和和圖圖3 3）所所以以式式 （）和和式式（3 3）可可改改寫寫成成：（3 3）（3 3）現(xiàn)現(xiàn)設(shè)設(shè)：03105111114115116106106111P21115107R5 RRRRR RRRRR ，（）（），（）Ti z cd103iz103P1104105UUURRUU 3-14 RR/RR（） 圖圖 3-20 功率放大器原理圖功率放大器原理圖 105104P1103107106114111P2106107115116 RR/RR RR RRRR/RR/R，(3-15)1TFoizz103 ICUU3 1617 U U()U 3-18

16、1 ()UR 當當為為理理想想運運算算放放大大器器時時，可可從從式式（）和和式式（3 3）求求得得：（）上上式式即即為為變變送送器器的的輸輸出出與與輸輸入入之之間間的的關(guān)關(guān)系系式式。這這個個關(guān)關(guān)系系式式可可以以說說明明：（）這這一一項項表表示示了了變變送送器器的的調(diào)調(diào)零零信信號號，改改變變 值值可可實實現(xiàn)現(xiàn)正正向向或或負負向向遷遷移移。更更換換電電阻阻可可大大幅幅度度的的改改變變104P1RR5%零零點點遷遷移移量量。而而改改變變和和調(diào)調(diào)整整電電位位器器可可在在小小范范圍圍內(nèi)內(nèi)改改變變調(diào)調(diào)零零信信號號，它它可可以以獲獲得得滿滿量量程程的的的的零零點點調(diào)調(diào)整整范范圍圍。105103cdRRR 的

17、量程調(diào)整范圍。獲得滿量程的系數(shù)，它可可以小范圍的改變比例調(diào)整電位器的量程范圍。而可大幅度的改變變送器改變即量程范圍愈小。號范圍小系數(shù)愈大就表示輸入信，比例）是固定不變的，因而的范圍（號例系數(shù)，由于輸出信為輸入與輸出之間的比）（%5,RR ,V51U22P114o 足精度要求。能滿滿度必須反復調(diào)整，才在儀表調(diào)校時，零位和因此度輸出也會相應(yīng)改變。僅調(diào)整了零位，而且滿不零位。另一方面，調(diào)整化，即調(diào)整量程會影響變切使調(diào)零信號也發(fā)生了輸入（量程）范圍，而調(diào)整了變送器的，改變比例系數(shù)，不僅）調(diào)整（1P2PRR311521P111106116115114111RRRRRRRR5）（）（ 105103cdRR

18、R oizU U()U -18 （3 3）本節(jié)小結(jié)：溫度變送器： 1)結(jié)構(gòu)； 2）放大單元：電壓放大電路、功率放大電路、隔離輸出、直流-交流-直流變換器； 3）直流毫伏變送器量程單元 ； 電流互感器和變壓器原理差不多，在構(gòu)造上也基本一樣，都是兩個繞組：一個匝數(shù)多、線徑細，另外一個匝數(shù)少、線徑粗。 若匝數(shù)多、線徑細的繞組是作為一次繞組與被測量的電路并聯(lián)連接，而匝數(shù)少、線徑粗的繞組接測量儀表（電壓表），則該互感器就是一個電壓互感器。電壓互感器實際上就是一臺工作在空載狀態(tài)下的降壓變壓器（因為電壓表是高阻表，電流很小，所以是空載。又因為一次繞組匝數(shù)多、二次繞組匝數(shù)少，所以是降壓） 若匝數(shù)少、線徑粗的繞組是作為一次繞組與被測量的電路串聯(lián)連接，而匝數(shù)多、線徑細的繞組接測量儀表（電流表），則該互感器就是一個電流互感器。電流互感器實際上就是一臺工作在短路狀態(tài)下的升壓變壓器（因為電流表是低阻表，電流很大，所以相當于短路。又因為一次繞組匝數(shù)少、二次繞組匝數(shù)多，所以是升壓，而之所以實際電流互感器的二次繞組電壓沒有升壓，是因為它工作在短路狀態(tài)）。電流互感器工作時二次繞組絕對不能開路，否則會感應(yīng)高電壓危及設(shè)備或人身安全，并因失去二次繞組的去磁磁勢，會使鐵心嚴重飽和而失去測