第三章变送器2 090310.ppt

太原理工大学 自动化系 谢刚 3.2 差压变送器 差压变送器用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。 差压变送器 按照检测元件分类: 3.2.2 电容式差压变送器 3.2.2.1 测量部分 把被测差压ΔP成比例地转换为差动电流信号Id 1 电容式压力传感器 结论： 相对变化值 与被测差压ΔP成性线关系 与灌充液的介电常数无关 2 电容一电流转换电路 电容一电流转换电路 差动信号 Id=（i2－i1） 共模信号 Ic=（i2+i1） 差动信号Id经电流放大电路放大成4~20mA的输出电流I0；共模信号Ic使得i2+i1保持不变,从而保证Id 与输入差压ΔP之间成比例关系 ① 振荡器 向电容式压力传感器的Ci1和Ci2提供高频电源 振荡器为变压器反馈振荡器 ② 解调器 对通过差动电容Ci1、Ci2的高频电流进行半波整流 解调器 解调器 i2、i1以相反的方向流过C11，两者平均值之差I2-I1即为解调器输出的差动信号Id， i1、i2流过R6∥R8和R9∥R7产生的电压两者平均值之和I2＋I1即为解调器输出的共模信号Ic。 电路时间常数比振荡周期小得多，可以认为Ci1、Ci2两端电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值VPP i1和i2 的平均值I1、I2如下： 解调器 i1、i2的平均值之差Id及两者之和Ic分别为 ③ 振荡控制放大器 流过D1、D5和D3、D7的电流之和I2+I1即IC等于常数。 振荡控制放大器 定性分析如下： ④ 线性调整电路 进行非线性补偿 Id和ΔP的非线性关系是由电容式压力传感器的分布电容引起的 线性调整电路 ΔP的增大，Ci2增大，Ci1减小。 Ci2增大的速率要比Ci1减小的速率快使得（Ci2+ Ci1）随着ΔP的增加而增大，即K2随ΔP的增加而增大，从而使得Id与ΔP之间不存在线性关系。 线性调整电路 3.2.2.2 放大转换部分 把测量部分输出的差动信号Id放大并转换成4～20mA的直流输出电流 ，实现量程调整、零点调整和迁移、输出限幅和阻尼调整功能 1 电流放大电路 把Id放大并转换成4～20mA的直流输出电流，并实现量程调整 电流放大电路 电流放大电路 反馈电流If与Io的关系为 2 零点调整与零点迁移电路 调整变送器的输出零位和实现变送器的零点迁移 ，调整电位器R35，即改变VA的大小，可以使得变送器的输出零点电流为4mA。 3 输出限幅电路 限制变送器输出电流Io的最大数值不超过30mA 。Io 最大值为: 4 阻尼电路 抑制变送器的输出电流因输入差压快速变化所引起的波动 阻尼电路 R26～R28用于变送器的零点温度补偿 R1、R2、R4、R5用于量程温度补偿二极管D14用于在变送器输出指示表未接通时，为输出电流提供通路。 D13除起稳压作用外，还在电源接反时，提供电流通路，以免损坏电子器件。 D1、C2和C17用于电容耦合接地。 3.2.3 扩散硅式差压变送器 扩散硅式差压变送器 3.2.3.1 测量部分 把被测差压ΔP成比例地转换为不平衡电压VS ① 扩散硅压阻传感器 ② 传感器供电电路 为传感器提供恒定的桥路工作电流VT1=VF1、IF1=0，工作电流IS为 3.2.3.2 放大转换部分 把测量部分输出的毫伏信号VS放大并转换成4～20mA的直流输出电流 前置放大器 电压—电流转换器 把前置放大器的输出电压V01转换成4～20mA的直流输出电流IO，现零点调整和输出限幅功能 电压—电流转换器 3.2.4 数字式差压变送器 ST3000差压变送器 3051C差压变送器 1151数字式差压变送器 3.2.4.1 ST3000差压变送器 传感器在单个芯片上形成差压测量用、温度测量用和静压测量用三种感测元件 3.2.4.2 3051C差压变送器 检测元件采用电容式压力传感器 3.2.4.3 1151数字式差压变送器 （1）传感器部分 将输入差压转换成A/D转换器所要求的0～2.5V电压信号 。变送器的正常工作电流必须等于或小于3.5mA，传感器部分工作电流为0.8mA左右 。 （2）AD7715 带有模拟前置放大器的A/D转换芯片采用∑-Δ转换技术，实现16位的高精度模数转换 。 前置放大器PGA有1、2、32、128四种增益可供选择4个片内寄存器为通信寄存器、设定寄存器、测试寄存器、数据寄存器，通过对寄存器的编程，可以实现增益选择