发表于：2009/7/19 21:58:18
#0楼
摘要介绍了一种电源、输入和输出三相相互隔离的三线制热电阻温度变送器，该装置具有精度高、可靠性好、电路简单、成本低、调试方便等特点，具有推广价值。
温度是工业现场用得最多的待测物理量．热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶．因此．在中低温地区得到了更广泛的应用。但工业现场的环境十分复杂和恶劣．在很多情况下电路所处的环境温度高达1000c．电磁干扰之场强达到(20～30)v／m，射频可达500 mhz，传统热电阻温度变送器在这样的环境中不能满足精度要求．本文针对以上特点将xtr变送器输出的电流信号经光电隔离器切断电磁干扰，同时初、次级电路电源分开，提出了一种精度高、抗干扰能力强的三线制隔离型热电阻温度变送器．具有很强的针对性和实用性．
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1热电阻温度变送器原理图
变送器的原理见图1。测量部分可以检测被测参数戈．并将其转换成能被放大器接收的输入信号五。隔离器的作用是将仪表的输入与输出隔离开来．使现场的一些有害小信
号不能传输到r下一级仪表中去，实现现场与控制室之间的隔离。反馈部分则把变送器的输出信号)，转换成反馈信号磊，再送至输入端。z与调零信号磊的代数和同反馈信号础行比较，其差行放大，并转换成标准输出信号y。
2热电阻温度变送器的原理图与工作过程
热电阻温度变送器的方框图见图2。
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热电阻按三线制接法大大提高了信号远距离传输的精度．其中热电阻的一端接到仪表的第j1—1端。另外的一端接到仪表的j1—2和j1—3端，连接导线自身线阻引起的小的共模电压会被xtrl03抑制掉。xtrl03是用于rtd的专用集成变送器．提供0．8ma～1 ma恒流源信号。热电阻将电流信号转换成电压信号并由j1—1及j1—2、j1—3输入到xtrl03芯片中去。由芯片对热电阻输入特性进行线性补偿(其中xtrl03通过变阻器w1调节零点．通过w2调节满量程)，热电阻的信号进行过补偿、电压电流转换后。由xtrl03的20脚输出4 ma～20 ma的波动较大的电流信号。
此信号在输送到隔离器前还经过了c1及c5进行滤波．由r3转换为lv～5v直流电压信号．隔离器按1：1将信号输送到电压电流转换部分，经过放大器f741及两个三极管转换成极稳定的4ma～20 ma的线性电流信号。该信号在传输过程中不会衰减。进入控制室后．当回路中串人250 q电阻即可取得(1～5)v的直流电压信号，可同时并联到控制回路和监视显示仪表。由于传输下线为4 ma．不与机械零点重合．很容易判别断电、断线故障．而传输上限为20 ma，极大地提高了所提取的信号强度和分辨率。
2．1电源
隔离电源的输入为直流24 v．输出为15 v。隔离电源在电路中的名称分别为powl和pow2．其中powl为初级电路供电．即为xtrl03及is0122p的输入级供电：pow2对仪表的第二级电路供电，即对放大器及其附属电路、三级管、隔离的次级供电。这样隔离供电的优点是：电源分开，初级的干扰信号、杂波等不能通过电源线而进入到仪表的第二级电路中．从而为两部分电路实现隔离提供了保障。
2．2 xtrl03的主要性能特点
其最大特点是可对铂电阻中的二次项进行线性化补偿．从而使rtd的非线性大大改善．其改善前后的非线性比可达40：1：外接的npn三极管t3，将外部电源电流与消耗严格地分开．从而降低xtrl03内部功耗及发热．减少热漂移以提高电路性能；经调试．xtrl03在(一40～85)℃范围内总的调节误差不高于10％。
2．3光电隔离器
光电隔离器由一个发光二极管和一个光敏三极管组成。在信息的传输过程中，用光作媒介，把输入和输出端的电信号耦合在一起。由于输入端和输出端仅用光耦合．故在电性能上是完全隔离的。在此能切断xtrl03输出电流信号中的小信号、隔离电或磁的联系、保护仪表的二级芯片，从而达到电源、输入和输出三项相互隔离的功能。
2．4电压、电流转换
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根据推算的公式可知，调矾的大小即可调变送器的量程。调形，的大小即可调变送器的零点，调校时必须考虑量程(零点)对零点(量程)的影响。
3仪表的性能特点
3．1精度高
在工作现场采用0．1级仪表校准ptl00热电阻变送器的部分数据见表1(量程：o。c～500。c)。从表1数据．可知变送器和隔离器的精度等级均为使2．这足以满足工业生产的要求。
3．2抗干扰能力强
设计的温度变送器其外壳采用复合塑料制品．内部电路板的元件设计时电路的制板比较松散，仪表经过满量程电流老化过程．并且内部具有隔离电路，可以抗共模干扰、串模干扰。故此仪表可应用于温度环境较恶劣的场合。
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3．3性能稳定
经过实际的校准、仪表高温、强电流老化以后，仪表的工作状态很稳定。
3．4误差小
对于外来的电磁干扰信号．本仪表使用铁膜屏蔽的方法：对于引线误差．尽量采用较粗且阻值较小的引线；对于元件的误差，尽量采用质量、准确度
达到要求的元件．并在仪表的使用过程中弥补误差
带来的影响(如：隔离芯片输出电压均略高于输入
电压．故在电压电流转换过程中将起到将变高的电
压再转换成标准的电流信号)。
4结束语
利用上述方法实现温度测量．具有简单、实用、抗干扰能力强、测量精度高等特点，并且很容易实现热电阻测量信号处理．将其用于数据监测系统中，收到了良好的效果。
[刘俊红赵可新(河北工程技术高等专科学校，沧州061001)]
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此篇文章从博客转发
原文地址： Http://blog.gkong.com/more.asp?id=94311&Name=likearm
温度是工业现场用得最多的待测物理量．热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶．因此．在中低温地区得到了更广泛的应用。但工业现场的环境十分复杂和恶劣．在很多情况下电路所处的环境温度高达1000c．电磁干扰之场强达到(20～30)v／m，射频可达500 mhz，传统热电阻温度变送器在这样的环境中不能满足精度要求．本文针对以上特点将xtr变送器输出的电流信号经光电隔离器切断电磁干扰，同时初、次级电路电源分开，提出了一种精度高、抗干扰能力强的三线制隔离型热电阻温度变送器．具有很强的针对性和实用性．
1热电阻温度变送器原理图
变送器的原理见图1。测量部分可以检测被测参数戈．并将其转换成能被放大器接收的输入信号五。隔离器的作用是将仪表的输入与输出隔离开来．使现场的一些有害小信
号不能传输到r下一级仪表中去，实现现场与控制室之间的隔离。反馈部分则把变送器的输出信号)，转换成反馈信号磊，再送至输入端。z与调零信号磊的代数和同反馈信号础行比较，其差行放大，并转换成标准输出信号y。
2热电阻温度变送器的原理图与工作过程
热电阻温度变送器的方框图见图2。
热电阻按三线制接法大大提高了信号远距离传输的精度．其中热电阻的一端接到仪表的第j1—1端。另外的一端接到仪表的j1—2和j1—3端，连接导线自身线阻引起的小的共模电压会被xtrl03抑制掉。xtrl03是用于rtd的专用集成变送器．提供0．8ma～1 ma恒流源信号。热电阻将电流信号转换成电压信号并由j1—1及j1—2、j1—3输入到xtrl03芯片中去。由芯片对热电阻输入特性进行线性补偿(其中xtrl03通过变阻器w1调节零点．通过w2调节满量程)，热电阻的信号进行过补偿、电压电流转换后。由xtrl03的20脚输出4 ma～20 ma的波动较大的电流信号。
此信号在输送到隔离器前还经过了c1及c5进行滤波．由r3转换为lv～5v直流电压信号．隔离器按1：1将信号输送到电压电流转换部分，经过放大器f741及两个三极管转换成极稳定的4ma～20 ma的线性电流信号。该信号在传输过程中不会衰减。进入控制室后．当回路中串人250 q电阻即可取得(1～5)v的直流电压信号，可同时并联到控制回路和监视显示仪表。由于传输下线为4 ma．不与机械零点重合．很容易判别断电、断线故障．而传输上限为20 ma，极大地提高了所提取的信号强度和分辨率。
2．1电源
隔离电源的输入为直流24 v．输出为15 v。隔离电源在电路中的名称分别为powl和pow2．其中powl为初级电路供电．即为xtrl03及is0122p的输入级供电：pow2对仪表的第二级电路供电，即对放大器及其附属电路、三级管、隔离的次级供电。这样隔离供电的优点是：电源分开，初级的干扰信号、杂波等不能通过电源线而进入到仪表的第二级电路中．从而为两部分电路实现隔离提供了保障。
2．2 xtrl03的主要性能特点
其最大特点是可对铂电阻中的二次项进行线性化补偿．从而使rtd的非线性大大改善．其改善前后的非线性比可达40：1：外接的npn三极管t3，将外部电源电流与消耗严格地分开．从而降低xtrl03内部功耗及发热．减少热漂移以提高电路性能；经调试．xtrl03在(一40～85)℃范围内总的调节误差不高于10％。
2．3光电隔离器
光电隔离器由一个发光二极管和一个光敏三极管组成。在信息的传输过程中，用光作媒介，把输入和输出端的电信号耦合在一起。由于输入端和输出端仅用光耦合．故在电性能上是完全隔离的。在此能切断xtrl03输出电流信号中的小信号、隔离电或磁的联系、保护仪表的二级芯片，从而达到电源、输入和输出三项相互隔离的功能。
2．4电压、电流转换
根据推算的公式可知，调矾的大小即可调变送器的量程。调形，的大小即可调变送器的零点，调校时必须考虑量程(零点)对零点(量程)的影响。
3仪表的性能特点
3．1精度高
在工作现场采用0．1级仪表校准ptl00热电阻变送器的部分数据见表1(量程：o。c～500。c)。从表1数据．可知变送器和隔离器的精度等级均为使2．这足以满足工业生产的要求。
3．2抗干扰能力强
设计的温度变送器其外壳采用复合塑料制品．内部电路板的元件设计时电路的制板比较松散，仪表经过满量程电流老化过程．并且内部具有隔离电路，可以抗共模干扰、串模干扰。故此仪表可应用于温度环境较恶劣的场合。
3．3性能稳定
经过实际的校准、仪表高温、强电流老化以后，仪表的工作状态很稳定。
3．4误差小
对于外来的电磁干扰信号．本仪表使用铁膜屏蔽的方法：对于引线误差．尽量采用较粗且阻值较小的引线；对于元件的误差，尽量采用质量、准确度
达到要求的元件．并在仪表的使用过程中弥补误差
带来的影响(如：隔离芯片输出电压均略高于输入
电压．故在电压电流转换过程中将起到将变高的电
压再转换成标准的电流信号)。
4结束语
利用上述方法实现温度测量．具有简单、实用、抗干扰能力强、测量精度高等特点，并且很容易实现热电阻测量信号处理．将其用于数据监测系统中，收到了良好的效果。
[刘俊红赵可新(河北工程技术高等专科学校，沧州061001)]
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