各類溫度變送器的工作原理精品課件

3.3溫度變送器

作用：

*與測溫元件配合使用，將溫度或溫差信號轉換成為標準的統(tǒng)一信號；在結構上，有一體化結構和分體式結構之分

分類：模擬式溫度變送器智能式溫度變送器*作為直流毫伏變送器使用，用以將其它能夠轉換成直流毫伏信號EI的工藝參數轉換成為標準的統(tǒng)一信號。2021/4/261精品可修改

在與測溫元件配合使用，溫度變送器的輸出有兩種形式：

兩種形式的區(qū)別僅在于變送器中有否非線性補償電路(2)輸出與溫度之間呈非線性關系，而輸出與變送器的輸入信號（Et或Rt）之間呈線性關系(1)輸出與溫度之間呈線性關系，但輸出與變送器的輸入信號（Et或Rt）之間呈非線性關系2021/4/262精品可修改3.3.1.典型模擬式溫度變送器

2021/4/263精品可修改模擬式溫度變送器實例———DDZ-???型溫度變送器

DDZ-???型溫度變送器有帶非線性補償電路與不帶非線性補償電路的熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器以及直流毫伏變送器等多個品種，各品種的原理和結構大致相仿?，F介紹其中三種：直流毫伏變送器帶非線性補償電路的熱電偶溫度變送器熱電阻溫度變送器。

2021/4/264精品可修改(1)直流毫伏變送器——把直流毫伏信號Ei

轉換成4～20mADC電流信號2021/4/265精品可修改直流毫伏變送器線路原理圖

①②

③

④

⑤

2021/4/266精品可修改

直流毫伏變送器構成方框圖

2021/4/267精品可修改a.電壓放大器失調電壓的溫漂系數要求:

因此，應采用低漂移型高增益運算放大器

即設η為由于ΔUOS的變化給變送器帶來的附加誤差溫度變化Δt時失調電壓的變化量ΔUOS為2021/4/268精品可修改①放大單元放大單元包括放大器和直流/交流/直流變換器兩部分

直流/交流/直流變換器:直流/交流變換器和整流、濾波、穩(wěn)壓電路

放大器:

電壓放大器、功率放大器和隔離輸出電路2021/4/269精品可修改b.功率放大器作用：放大和調制二極管VT6導通，VT5截止，從而產生了電流ic2

二極管VT5導通，VT6截止，由輸入信號產生電流ic1正半周期時:負半周期時:2021/4/2610精品可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:31:53PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/3作用：避免輸出和輸入之間有直接的聯(lián)系c.隔離輸出電路2021/4/2612精品可修改作用：對儀表進行隔離式供電

d.直流/交流/直流變換器2021/4/2613精品可修改②量程單元2021/4/2614精品可修改輸入回路：起限流和限壓作用

零點調整電路：實現零點調整和零點遷移的作用反饋回路：保證變送器的輸出與輸入之間具有良好的線性關系，并使變送器輸出具有較好的恒流性能,及量程調整。輸入信號斷路報警電路②量程單元2021/4/2615精品可修改Δ→Y變換

分壓公式

等效電源定理

分壓公式

疊加定理

③變送器的靜特性

I0

2021/4/2616精品可修改2021/4/2617精品可修改

討論：

b.為輸出與輸入之間的比例系數。改變R114可以大幅度地改變送器的量程。而調整電位器W2，可以在小范圍內改變比例系數；c.零點和滿度必須反復調整。2021/4/2618精品可修改

與各種熱電偶配合使用，將溫度信號變換為成比例的4～20mADC電流信號和1～5VDC電壓信號。

(2)熱電偶溫度變送器

2021/4/2619精品可修改熱電偶溫度變送器量程單元2021/4/2620精品可修改①

在輸入回路增加了由銅補償電阻RCu1、RCu2等元件組成的熱電偶冷端補償電路。同時，在電路安排上把零電位器W1和電阻R104移到了反饋回路的支路上。②

在反饋回路中增加了由運算放大器A2等構成的線性化電路。線路上的兩點修改

2021/4/2621精品可修改補償原因：熱電偶產生的熱電勢Et,與熱電偶的冷端溫度有關1)熱電偶冷端補償電路

補償原理分析：t↑

2021/4/2622精品可修改

RCu1、RCu2為銅線繞電阻，其阻值在0℃時為50Ω。

R105、R103和R100為錳銅線繞電阻或精密度金屬膜電阻，R105=7.5kΩ，R103和R100的阻值決定于所選用的熱電偶型號，一般按0℃時冷端補償電勢為25mV和當溫度變化℃時兩個條件進行計算。

2021/4/2623精品可修改

測溫元件熱電偶和被測溫度之間存在著非線性關系，線性化電路處于反饋回路中，因而它的特性應與所采用的熱電偶的特性相同。是一個折線電路，它是用折線來近似熱電偶的非線性特性。

2)線性化電路

2021/4/2624精品可修改線性化電路原理2021/4/2625精品可修改線性化電路2021/4/2626精品可修改線性化電路應用Δ→Y變換和同相端輸入運放電路的輸出輸入關系式,可以求得2021/4/2627精品可修改2021/4/2628精品可修改線性化電路如果在UC=Us1+UVZ的時候，Uf=Uf2，則特性曲線在Uf2對應的拐點處將向上繞。由圖3-可以得到第二段線段的斜率為

2021/4/2629精品可修改3)熱電阻溫度變送器與各種熱電阻配合使用，可以將溫度信號變換為成比例的4～20mADC電流信號和1～5VDC電壓信號2021/4/2630精品可修改

①輸入回路增加了由A2、R16～R19等元件構成的線性化電路

②增加了由R23、R24等元件構成的熱電阻導線電阻補償電路線路上的兩點修改

同時零點調整電路有所改變

2021/4/2631精品可修改熱電阻溫度變送器量程單元

2021/4/2632精品可修改1)線性化電路熱電阻和被測溫度之間也存在著非線性關系2021/4/2633精品可修改2021/4/2634精品可修改2)熱電阻導線電阻補償電路

為了消除導線電阻的影響，熱電阻采用三線制接法。存在導線電阻補償電路時，可求得

不考慮R23、R24支路的作用，可求得

2021/4/2635精品可修改3.3.2.一體化溫度變送器

所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或專用接線盒內的一種溫度變送器。2021/4/2636精品可修改

一體化溫度變送器模塊和測溫元件形成一個整體，可以直接安裝在被測溫度的工藝設備上，輸出為標準統(tǒng)一信號。這種變送器具有體積小、重量輕、現場安裝方便以及輸出信號抗干擾能力強，便于遠距離傳輸等優(yōu)點，對于測溫元件采用熱電偶的變送器，不必采用昂貴的補償導線，可節(jié)省安裝費用。

變送器模塊大多數以一片專用變送器芯片為主，外接少量元器件構成

使用中應特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。

2021/4/2637精品可修改1)變送器芯片AD693

它可以直接接受傳感器的直流低電平輸入信號并轉換成4～20mA的直流輸出電流。2021/4/2638精品可修改

AD693

(1)信號放大器信號放大器是一個儀用放大器，由三個運放和反饋電阻組成，其輸入信號范圍為0～100mV；設計放大倍數為2倍，通過引腳14、15、16外接適當阻值的電阻，可以調整放大器的放大倍數，以使輸出為0~60mV。2021/4/2639精品可修改(2)U/I變換器

U/I變換器將0~60mV的電壓輸入信號轉換為0~16mA的電流輸出信號，通過引腳9、11～13，通過外接適當阻值的電阻或適當的連接方法，可以使輸出為4～20mA、0～20mA或12±8mA。U/I變換器中，還設置了輸出電流限幅電路，可使輸出電流最大不超過32mA。

AD693

2021/4/2640精品可修改

AD693

(3)基準電壓源基準電壓源由基準穩(wěn)壓電路和分壓電路組成，通過將其輸入引腳9與引腳8相連或外接適當的電壓，可以輸出6.2V及其它多種不同的基準電壓，供零點調整、量程調整及用戶使用。

2021/4/2641精品可修改

AD693

(4)輔助放大器輔助放大器是一個可以靈活使用的放大器，由運放和電流放大級組成，輸出電流范圍為0.01～5mA。它主要作為信號調理用，另外也有多種用途，如作為輸入橋路的供電電源、輸入緩沖級和U/I變換器；提供大于或小于6.2V的基準電壓；放大其它信號然后與主輸入信號疊加；利用片內提供的100Ω和75mV或150mV的基準電壓產生0.75mA或1.5mA的電流作為傳感器的供電電流等。輔助放大器不用時須將同相輸入端(引腳2)接地。

2021/4/2642精品可修改2)AD693構成的熱電偶溫度變送器

2021/4/2643精品可修改

輸入電路輸入電路是一直流不平衡電橋，AD693的輸入信號Ui為熱電偶所產生的熱電勢Et與電橋的輸出信號UBD之代數和，即2021/4/2644精品可修改變送器的靜特性

2)具有熱電偶冷端溫度補償功能不同熱電偶RCu的阻值是不同的，其值可由下式求得

變送器輸出與輸入之間的關系為從上式可以看出：1)變送器輸出電流I0與熱電偶的熱電勢Et成正比關系t↑

→

2021/4/2645精品可修改3)改變RW1以實現變送器的零點調整和零點遷移,零點調整和零點遷移量（mV數）的大小可近似用下式計算4)改變轉換系數K，可以改變儀表的量程。5)零點調整和量程調整相互有影響。2021/4/2646精品可修改3)AD693構成的熱電阻溫度變送器

2021/4/2647精品可修改

熱電阻溫度變送器的輸出與輸入之間的關系為變送器的靜特性

2021/4/2648精品可修改3.3.3.

智能式溫度變送器

特點：（6）具有自診斷功能（5）具有通信功能（4）具有控制功能（3）具有各種補償功能（2）使用方便靈活（1）通用性強2021/4/2649精品可修改智能式溫度變送器實例———TT302溫度變送器

特點：量程范圍寬、精度高、環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強、重量輕以及安裝維護方便2021/4/2650精品可修改TT302溫度變送器

一種符合FF通信協(xié)議的現場總線智能儀表可以與各種熱電阻（Cu10、Ni120、Pt50、Pt100、Pt500）或熱電偶（B、E、J、K、N、R、S、T、L、U）配合使用；也可以使用其它具有電阻或毫伏(mV)輸出的傳感器配合使用具有控制功能具有雙通道輸入，可接受兩個測量元件的信號2021/4/2651精品可修改TT302溫度變送器的硬件構成

2021/4/2652精品可修改TT302溫度變送器的軟件構成

系統(tǒng)程序使變送器各硬件電路能正常工作并實現所規(guī)定的功能，同時完成各組成部分之間的管理。

用戶可以通過上位管理計算機或手持式組態(tài)器，對變送器進行遠程組態(tài)，調用或刪除功能模塊

功能模塊提供了各種功能，用戶可以選擇所需要的功能模塊以實現用戶所要求的功能。

軟件分為：系統(tǒng)程序和功能模塊2021/4/2653精品可修改功能模塊：

資源模塊RES

轉換功能模塊TRD

顯示轉換DSP

組態(tài)轉換DIAG

模擬輸入AIPID控制功能PID

增強的PID功能EPID

輸入選擇器ISEL

運算功能塊ARTH2021/4/2654精品可修改功能模塊：

信號特征描述CHAR

分層SPLT

模擬警報AALM

設定點斜坡發(fā)生器SPG

計時器TIME

超前/滯后功能模塊LLAG

常量模塊CT

輸出選擇/動態(tài)限位OSDL2021/4/2655精品可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/3/20234:31:53PM11、人總是珍惜為得到。03-2月-23**Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。***Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。03-2月-2303-2月-23**03February202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月2023**03-2月-2315、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。。二月23*03-2月-23*03February202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。**2/3/202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。***03-2月-23謝謝大家2021/4/2656精品可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/3/20234:31:53PM11、人總是珍惜為得到。03-2月-23**Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。***Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。03-2月-2303-2月-23**03