变送器的设计与实现

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1、变送器的设计与实现变送器的设计与实现七组：张新宇七组：张新宇 杨志宽杨志宽 王成伟王成伟 袁金森袁金森目录目录一、基本要求一、基本要求三、测温传感器选择三、测温传感器选择四、电流四、电流/ /电压转换电路设计电压转换电路设计五、信号调理电路设计五、信号调理电路设计六、电路图及六、电路图及PCBPCB板板二、传感器信号处理电路二、传感器信号处理电路一、基本要求一、基本要求测量温度：测量温度： 0 100输出电压：输出电压： 0 5V负载阻抗：负载阻抗： 1 M测量误差：测量误差： 满刻度满刻度1%（0.05V或或1 ） 安装：安装： 独立电路板结构独立电路板结构二、传感器信号处理电路二、传感器信

2、号处理电路1. 滤波滤波消除、抑制干扰消除、抑制干扰2. 变换变换 I（电流）（电流） V（电压）（电压） 电抗电抗电压电压3. 标准化标准化 放大放大 弱电压转换为弱电压转换为 05V 或或 420mA 平移平移 使输出信号过使输出信号过 0 电抗电抗F（频率）（频率）电压电压 整形整形 将频率输出转换为脉冲信号将频率输出转换为脉冲信号 三、测温传感器选择三、测温传感器选择集成温度传感器集成温度传感器 AD592 供电：供电：+4V +30V 温度系数：温度系数：1u uA/oK 0 输出：输出：273.2uA 工作温度：工作温度：-25 +105 非线性误差：非线性误差：0.1 0.5 时

3、飘：时飘：0.1 /月月 AD592输出量为随温度变化的电流，抗干扰能力强，信输出量为随温度变化的电流，抗干扰能力强，信号调理电路容易实现。号调理电路容易实现。 热电偶灵敏度低，温度与输出为非线性关系，热电偶灵敏度低，温度与输出为非线性关系， 信号调理电路复杂，适合宽温范围测温。信号调理电路复杂，适合宽温范围测温。几种典型的测温传感器特性对比如下：几种典型的测温传感器特性对比如下： 铂电阻温度与输出非理想线性关系，需作电抗铂电阻温度与输出非理想线性关系，需作电抗 到电压的转换，电路复杂，适合宽温范围测温。到电压的转换，电路复杂，适合宽温范围测温。 DS1820 采用一线串行数字控制，操作过程复

4、采用一线串行数字控制，操作过程复 杂，初学者不易掌握。杂，初学者不易掌握。 AD592 输出电流与温度成线性关系，抗干扰能力强，输出电流与温度成线性关系，抗干扰能力强， 精度满足设计要求，响应速度快，信号调理电路容易实精度满足设计要求，响应速度快，信号调理电路容易实 现。为首选测温传感器。现。为首选测温传感器。四、电流四、电流/电压转换电路设计电压转换电路设计1. AD592 特性分析特性分析 T=0T=100i1=273uAi2=373uAi2-i1=100uA1uA/ AD592 VCCT()i(uA) 电流表电流表2. 变送器特性分析变送器特性分析T=0T=100vo=0Vvo=5V5V

5、/100 = 0.05V/T()V0 (V)1.电阻取样电路电阻取样电路T = 0T = 100i = 273uAi = 373uAVi=0.273VVi=0.373VVCCR=1KT()viiVi(V)+-2.运算放大器电流运算放大器电流电压转换电路电压转换电路i1=0i2=i0-i1=i0V1=V2=0Vo=Ri0i0=0Vo=Ri0=0Vi0=100uAVo=Ri0=5VR=50KT = 0i0 = 273uAVo=13.65VT = 100i0 = 373uAVo=18.65VRV1V2Ri2i1i0V0i(uA)V0 (V)五、信号调理电路设计五、信号调理电路设计 恒压补偿原理变送器

6、电路恒压补偿原理变送器电路1. 电路原理图电路原理图+12R13KR310KR439KD31N4148D21N4148D13.3V104104104VR25KVR15KR210K-12+12R51K+5100u104-12104+12-12AD592+AD592-V0 电路参数计算电路参数计算稳压电路稳压电路 为恒流补偿电路提供稳定的电压为恒流补偿电路提供稳定的电压稳压二极管稳压二极管 D1 工作电流取工作电流取 3mA 限流电阻限流电阻R1 取取 3K恒压补偿电路恒压补偿电路 提供提供 3.3V 恒定压降恒定压降电阻电阻R2 取取 10K，VR1 取取 5K增益控制电路增益控制电路 控制输出满度电压为控制输出满度电压为 5V电阻电阻满度输入电压为满度输入电压为R4 取取 39K，VR2 取取 5K六、电路图及六、电路图及PCB板板PCB板板