本文當(dāng)液位變送器信號輸出時的溫度漂移處理資料由優(yōu)質(zhì)變送器生產(chǎn)報價廠家為您提供。

傳感器技術(shù)日益成熟，在工業(yè)過程控制中得到廣泛應(yīng)用。盡管傳感器制造技術(shù)發(fā)展迅速，但傳感器(敏感器件)輸出的信號仍存在溫度漂移等問題。各種傳感器都有零點和靈敏度溫度漂移。必須減小漂移，以滿足檢測和控制的精度要求。各種傳感器仍然存在非線性問題，因此有必要對傳感器輸出的信號進行線性化。大多數(shù)傳感器的輸出信號相對較小，尤其是金屬薄膜傳感器。輸出信號必須經(jīng)過放大和標準化。發(fā)射機信號調(diào)理電路的設(shè)計可以解決上述問題。

在液位變送器的開發(fā)和應(yīng)用中，經(jīng)常會遇到所需發(fā)射機的輸出不同于現(xiàn)有發(fā)射機的輸出，或者用戶現(xiàn)有發(fā)射機的輸出不能滿足新的要求，這就需要改變發(fā)射機的原始輸出。為了滿足不同客戶的需求，需要不同輸出的變送器。例如，作為2類儀表，標準輸出大多為0 ~ 10mA或0 ~ 10V，而目前使用的3類儀表為4 ~ 20mA或1 ~ 5V。如何在它們之間進行轉(zhuǎn)換是我們必須解決的問題。

1 液位變送器發(fā)射機信號調(diào)理電路的設(shè)計

1.1溫度漂移的處理

傳感器的溫度漂移可分為零溫度漂移和靈敏度溫度漂移。零溫度漂移指的是當(dāng)傳感器不處于壓力下時，由輸出溫度變化引起的漂移。在傳感器的應(yīng)用中，常采用恒流供電。零點及其溫度漂移的補償方法可以是電阻串并聯(lián)法。圖1所示的電路可以有效地解決零溫度漂移的問題。

對于恒流電源電橋電路的傳感器，靈敏度溫度補償常用的電路如圖2所示。在電阻網(wǎng)絡(luò)中，電阻RT是一個具有相同溫度系數(shù)和靈敏度溫度漂移的熱敏電阻，電阻Rs、Rp和Rz是溫度系數(shù)可以忽略不計的電阻，用于調(diào)節(jié)電阻Rt的溫度系數(shù)。在一定的溫度范圍內(nèi)，由上述零點和靈敏度補償?shù)膫鞲衅鬏敵鲂盘柨梢砸暈榕c溫度變化無關(guān)。

1.2放大和非線性處理

任何力敏傳感器的非線性分為大小，正和負。信號處理和傳輸應(yīng)線性化，使最終信號和液位成線性關(guān)系。根據(jù)非線性的大小和正負來設(shè)計線性化電路。線性化可以在信號處理的不同階段進行，有些在模擬信號階段，有些在數(shù)字信號階段。

在圖3的電路中，在引腳12和引腳6連接后，可以通過調(diào)整電阻R8來調(diào)整正非線性。在引腳12連接到引腳1后，可以通過調(diào)整電阻R8來調(diào)整負非線性。

對于一般應(yīng)用要求的精度(0.5% fs0)，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)使用簡單的正反饋校正就足夠了。當(dāng)小范圍的傳感器應(yīng)用于大范圍時，非線性將增加。有時用簡單的正反饋校正很難線性化。最好采用數(shù)字線性化方法或多點校正方法。

對于輸出信號非常小(甚至只有幾毫伏)的傳感器，當(dāng)使4 ~ 20mA 液位變送器時，可以使用具有優(yōu)異性能的儀表放大器(如INA118)來設(shè)計滿足要求的液位變送器電路，同時充分考慮溫度補償、線性化、放大和輸出。

也可以應(yīng)用變送器電路模塊，例如美國BB公司的產(chǎn)品xTR106。具體電路如圖3所示。經(jīng)過長期運行，用該電路組裝的變送器在各個方面都具有良好的性能，包括W1調(diào)零、W2量程調(diào)節(jié)、R3靈敏度溫度漂移調(diào)節(jié)和R8線性調(diào)節(jié)。

2 液位變送器變送器輸出轉(zhuǎn)換

2.1 4~20mA轉(zhuǎn)換到0 ~ 5V轉(zhuǎn)換電路采用OP295放大器的OP295是一種低噪聲、高精度的雙運算放大器電路，可以輸入和輸出正負信號。單電源工作在3 ~ 36V，低失調(diào)電壓為300 μ V，高開環(huán)增益為1000伏/毫伏。每個放大器的最大電源電流為150μA，輸出電流為18mA，工作溫度為-40 ~ 125℃。這是一個非常好的放大器。

用OP295放大器將4 ~ 20mA轉(zhuǎn)換為0 ~ 5v的原理圖如圖4所示。R1是一個采樣電阻，W1和W2分別是用于調(diào)零和全調(diào)的電位器，二極管組用于共模調(diào)節(jié)，8V電壓可通過LM317獲得。該電路易于組裝和調(diào)試，精度高。

采用BB公司RCV420的轉(zhuǎn)換電路RCV420是BB公司的產(chǎn)品。它能把4 ~ 20ma轉(zhuǎn)換成0 ~ 5v。額定電源電壓為15 V，靜態(tài)電流為3mA，工作溫度范圍為-55 ~ 125℃。雖然手冊中給出的電源是雙電源，但也可以應(yīng)用于0 ~ 24 V的單電源，非常方便，應(yīng)用時不需要增加外部元件(見圖5)。2.2 4 ~ 20mA至0 ~ 10mA和4 ~ 20mA至0 ~ 10mA的電路如圖6所示。該電路雖然復(fù)雜，但性能穩(wěn)定可靠。

假設(shè)R1上的電壓降(采樣電壓)為V1，則推斷流過R1的電流為I =(V1)/R11。顯然，如果液位變送器變送器在0時輸出4mA，則采樣電阻在250ω時的壓降為1V，因此I=0。如果液位變送器變送器輸出為20mA，Vi=5V，則I=(1)/R11。如果選擇合適的R11，可以獲得1 = 10mA。

2.3雙4 ~ 20mA輸出

有時，為了應(yīng)用方便，a 液位變送器變送器需要兩個或更多的4 ~ 20mA輸出。圖7顯示了實際應(yīng)用中非常成功的解決方案。實際電路由OP295和9015PNP管組成，R1輸出調(diào)整到4 ~ 20ma，形成雙4 ~ 20ma輸出。該電路輸出穩(wěn)定可靠。

結(jié)論

本文介紹的液位傳感器信號調(diào)理電路和各種變送器的轉(zhuǎn)換電路是作者實際工作的總結(jié)。通過多年的實際應(yīng)用，證明該方法設(shè)計的液位變送器性能優(yōu)良，運行可靠。

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