專利名稱：四線制熱電阻溫度變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度變送裝置，具體而言是涉及一種功耗低、帶負(fù)載能力強(qiáng)、 線性精度高的四線制熱電阻溫度變送器。
背景技術(shù)：
目前，熱電阻溫度變送器中熱電阻的引線可有二線制、三線制和四線制三種連接方式。四線制熱電阻溫度變送器可完全消除引線的電阻影響，在日常生活中扮演越來(lái)越重要的角色，其在各行各業(yè)中的應(yīng)用也日益廣泛。四線制熱電阻溫度變送器在工作過(guò)程中，是將一次儀表(這里就是指熱電阻)的電阻信號(hào)變?yōu)?PLC (Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)、DCS (Distributed Control System,分布式控制系統(tǒng))系統(tǒng)所需的標(biāo)準(zhǔn)的4一20mA直流電(或1一5V直流電)信號(hào)。這就要求它功耗低、線性精度高、帶負(fù)載能力強(qiáng)。但是在現(xiàn)有的四線制熱電阻溫度變送器中，一般采用防短路二極管防止短路；在供電電路中采用推挽三極管振蕩電路把直流24V轉(zhuǎn)換成方波，通過(guò)變壓器變成需要的直流電壓；信號(hào)輸出電路采用集成芯片跟隨電壓，經(jīng)過(guò)采樣電阻輸出信號(hào)；整個(gè)電路的功耗總是保持在輸出信號(hào)最大時(shí)的最大功耗；此外，電路中有負(fù)電源，最大達(dá)到負(fù)15V，最大壓差為39伏。這些原因?qū)е铝爽F(xiàn)有四線制熱電阻溫度變送器功耗高、帶負(fù)載能力不強(qiáng)、線性精度不高的缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種功耗低、帶負(fù)載能力強(qiáng)、線性精度高的四線制熱電阻溫度變送器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種四線制熱電阻溫度變送器，其包括電源電路、電阻信號(hào)輸入電路、線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路，其中，電源電路為線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路供電；電阻信號(hào)輸入電路與線性化電路相連并將信號(hào)傳輸給線性化電路；線性化電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端與信號(hào)調(diào)整電路的輸入端相連，信號(hào)調(diào)整調(diào)整電路的輸出端與隔離電路輸入端相連，隔離電路的輸出端與信號(hào)輸出電路相連，電阻信號(hào)輸入電路的輸入信號(hào)經(jīng)線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、 隔離電路處理后，由信號(hào)輸出電路輸出。在根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，信號(hào)輸出電路包括輸出電路1和輸出電路2，輸出電路1和輸出電路2的輸入端分別與所隔離電路相連，用于接收隔離電路的信號(hào)并輸出。在根據(jù)本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，電源電路包括三極管T3、三極管 T4、三極管T5、三極管T6，集成芯片⑶4069、三極管Tl以及變壓器U4，外接電壓經(jīng)過(guò)三極管T3、三極管T4、三極管T5、三極管T6限流限壓，再經(jīng)集成芯片⑶4069、三極管Tl以及變壓器U4，將外接電壓轉(zhuǎn)換成需要的電壓VA+、VA-、VAO、VB+、VB-、VBO, VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBe 1。在根據(jù)本實(shí)用新型的另外一種優(yōu)選實(shí)施方式中，線性化電路由平衡電橋及正反饋電阻組成，電阻信號(hào)輸入電路的A輸出端經(jīng)過(guò)電阻R9A與集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 3相連接，電阻信號(hào)輸入電路的B輸出端經(jīng)過(guò)電阻R2A、電阻R2B、電阻R3A、電阻R!3B分壓后，再經(jīng)過(guò)電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C與集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 2相連接，集成運(yùn)放0P-07的輸出端口 6與電阻R8C的一端相連，經(jīng)過(guò)電阻RIA、電阻R1B、電阻R8A、電阻R8B、電阻R8C， 形成正反饋電路。在根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，信號(hào)放大電路由集成運(yùn)放0P-07以及電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C、電阻R5A、電阻R5B組成，集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 3與電阻R9A相連，集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 2與電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C串聯(lián)，集成運(yùn)放 0P-07的輸出端口 6通過(guò)電阻R5A、電阻R5B與輸入端口 2相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)放大。在根據(jù)本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，信號(hào)調(diào)整電路由電阻R5B、電阻 R6A、電阻R6B、電阻R7A和穩(wěn)壓管DZ4組成，穩(wěn)壓管DZ4的輸入端與電阻R5B、電阻R6B的一端相連，穩(wěn)壓管DZ4的輸出端與R6A、電阻R7A相連，用于當(dāng)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)出現(xiàn)差異時(shí)，進(jìn)行調(diào)整，使其與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一致。在根據(jù)本實(shí)用新型的再一種優(yōu)選實(shí)施方式中，信號(hào)隔離電路包括集成運(yùn)放0P07、 變壓器TO、三極管TO、電阻R9、電阻R10、電容C5、電容C6、二極管D9、二極管D10、二極管 DlU電阻R101、電阻R102、電阻R201、電阻R202、電容C102、電容C103、電容C202、電容 C203，其中，集成運(yùn)放0P07的輸出端口 6通過(guò)電阻R8和二極管D8與三極管的基極相連，三極管TO的集電極與變壓器U5的輸入端的一端相連。在根據(jù)本實(shí)用新型的另外一種優(yōu)選實(shí)施方式中，信號(hào)輸出電路1包括由集成運(yùn)放 0P07、電阻R105、電阻R106、三極管T101、三極管T102組成的跟隨電路，以及由集成運(yùn)放 U11B、電阻R109、電阻R110、電阻R111、三極管T103組成的開(kāi)關(guān)電路，集成運(yùn)放0P07的輸入端口 2與電阻R106相連，集成運(yùn)放0P07的輸出端口 6與電阻R105相連，電阻R105與三極管TlOl的基極相連，三極管TlOl的發(fā)射極與三極管T102的基極相連，集成運(yùn)放UlIB的輸出端口 7與輸入端口 5之間連接有電阻R109，電阻Rlll的一端與集成運(yùn)放UllB的輸出端口 7相連，另一端與電阻RllO相連，三極管T103的基極連接于電阻RllO與電阻Rlll之間，三極管T103的發(fā)射極與電阻RllO的另一端分別連接有電壓VB1。本實(shí)用新型具有的有益效果本實(shí)用新型采用集成芯片CD4069控制振蕩，而不是采用功耗大的推挽三極管，同時(shí)在信號(hào)輸出電路采用開(kāi)關(guān)電路，將電路的最大壓差降低到 M伏，精簡(jiǎn)了線性電路，減少了元器件，能夠有效降低功耗，提高負(fù)載能力。精簡(jiǎn)了線性電路，將零點(diǎn)調(diào)整提前到信號(hào)放大后，避免了后面電路誤差進(jìn)一步放大，能夠提高線性精度。

圖1是本實(shí)用新型四線制熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型電源電路的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型線性化電路、信號(hào)放大電路及信號(hào)調(diào)整電路的電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型信號(hào)隔離電路的電路原理圖；[0019]圖5是本實(shí)用新型信號(hào)輸出電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型的四線制熱電阻溫度變送器包括電源電路、電阻信號(hào)輸入電路、線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路。電源電路為線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路供電。電阻信號(hào)輸入電路與線性化電路相連并將信號(hào)傳輸給線性化電路，線性化電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端與信號(hào)調(diào)整電路的輸入端相連，信號(hào)調(diào)整調(diào)整電路的輸出端與隔離電路輸入端相連，隔離電路的輸出端與信號(hào)輸出電路相連，電阻信號(hào)輸入電路的輸入信號(hào)經(jīng)線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路處理后，由信號(hào)輸出電路輸出。其中，信號(hào)輸出電路可以有一路輸出電路，也可以有多路輸出電路，在本實(shí)施方式中，輸出電路包括結(jié)構(gòu)相同的輸出電路1和輸出電路，輸出電路1和輸出電路2的輸入端分別與隔離電路相連，用于接收隔離電路的信號(hào)并輸出。如圖2所示，電源電路包括三極管T3、三極管T4、三極管T5、三極管T6，集成芯片 ⑶4069、三極管Tl以及變壓器U4，24V的外接電壓經(jīng)過(guò)三極管T3、三極管T4、三極管T5、三極管T6限流限壓，再經(jīng)集成芯片⑶4069、三極管Tl以及變壓器U4的作用，將24V外接電壓轉(zhuǎn)換成需要的電壓 VA+、VA-, VAO、VB+, VB-, VBO、VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBe 1。如圖3所示，線性化電路由平衡電橋及正反饋電阻組成，從圖中可見(jiàn)，電阻信號(hào)輸入電路的A輸出端經(jīng)過(guò)電阻R9A與集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 3相連接，阻信號(hào)輸入電路的B輸出端經(jīng)過(guò)電阻R2A、電阻R2B、電阻R3A、電阻R!3B分壓后，再經(jīng)過(guò)電阻R4A、電阻R4B、 電阻R4C與集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 2相連接，集成運(yùn)放0P-07的輸出端口 6與電阻R8C 的一端相連，經(jīng)過(guò)電阻RIA、電阻R1B、電阻R8A、電阻R8B、電阻R8C，形成正反饋電路。信號(hào)放大電路由集成運(yùn)放0P-07以及電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C、電阻R5A、電阻R5B組成，集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 3與電阻R9A相連，集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 2與電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C串聯(lián)，集成運(yùn)放0P-07的輸出端口 6通過(guò)電阻R5A、電阻R5B與輸入端口 2 相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)放大。信號(hào)調(diào)整電路由電阻R5B、電阻R6A、電阻R6B、電阻R7A和穩(wěn)壓管DZ4組成，穩(wěn)壓管DZ4的輸入端與電阻R5B、電阻R6B的一端相連，穩(wěn)壓管DZ4的輸出端與R6A、電阻R7A相連，用于當(dāng)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)出現(xiàn)差異時(shí)，進(jìn)行調(diào)整，使其與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一致。圖4示出了本實(shí)用新型信號(hào)隔離電路的電路原理圖，圖5示出了本實(shí)用新型信號(hào)輸出電路的電路原理圖。如圖中所示，信號(hào)隔離電路包括集成運(yùn)放0P07、變壓器TO、三極管 TO、電阻R9、電阻R10、電容C5、電容C6、二極管D9、二極管D10、二極管D11、電阻R101、電阻R102、電阻R201、電阻R202、電容C102、電容C103、電容C202、電容C203，其中，集成運(yùn)放 0P07的輸出端口 6通過(guò)電阻R8和二極管D8與三極管的基極相連，三極管TO的集電極與變壓器U5的輸入端的一端相連。在本實(shí)施方式中，信號(hào)隔離電路將輸入信號(hào)與兩路輸出信號(hào)進(jìn)行了隔離，并分別由信號(hào)輸出電路1和信號(hào)輸出電路2輸出。由于信號(hào)輸出電路1和信號(hào)輸出電路2結(jié)構(gòu)一樣，這里只介紹信號(hào)輸出電路1的機(jī)構(gòu)，如圖中5所示，信號(hào)輸出電路1包括由集成運(yùn)放0P07、電阻R105、電阻R106、三極管T101、三極管T102組成的跟隨電路，以及由集成運(yùn)放U11B、電阻R109、電阻R110、電阻R111、三極管T103組成的開(kāi)關(guān)電路。 集成運(yùn)放0P07的輸入端口 2與電阻R106相連，集成運(yùn)放0P07的輸出端口 6與電阻R105 相連，電阻R105與三極管TlOl的基極相連，三極管TlOl的發(fā)射極與三極管T102的基極相連，集成運(yùn)放UlIB的輸出端口 7與輸入端口 5之間連接有電阻R109，電阻Rl 11的一端與集成運(yùn)放UllB的輸出端口 7相連，另一端與電阻RllO相連，三極管T103的基極連接于電阻 RllO與電阻Rlll之間，三極管T103的發(fā)射極與電阻RllO的另一端分別連接有電壓VB1。 信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離后，通過(guò)集成運(yùn)放0P07、電阻R105、電阻R106、三極管T101、三極管T102組成的跟隨電路，再通過(guò)由集成運(yùn)放U11B、電阻R109、電阻R110、電阻Rll三極管T103組成的開(kāi)關(guān)電路，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4--20mA電流。在本實(shí)用新型中，采用集成芯片CD4069控制振蕩， 同時(shí)在信號(hào)輸出電路采用開(kāi)關(guān)電路，并將電路的最大壓差降低到M伏，由此精簡(jiǎn)了線性電路，減少了元器件，有效降低了功耗，提高了負(fù)載能力。將零點(diǎn)調(diào)整提前到信號(hào)放大后，避免了后面電路誤差進(jìn)一步放大，能夠提高線性精度。 當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于包括電源電路、電阻信號(hào)輸入電路、線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路，所述電源電路為所述線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路供電；所述電阻信號(hào)輸入電路與所述線性化電路相連并將信號(hào)傳輸給所述線性化電路；所述線性化電路的輸出端與所述信號(hào)放大電路的輸入端相連，所述信號(hào)放大電路的輸出端與所述信號(hào)調(diào)整電路的輸入端相連，所述信號(hào)調(diào)整調(diào)整電路的輸出端與所述隔離電路輸入端相連，所述隔離電路的輸出端與所述信號(hào)輸出電路相連，所述電阻信號(hào)輸入電路的輸入信號(hào)經(jīng)線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路處理后，由信號(hào)輸出電路輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述信號(hào)輸出電路包括輸出電路1和輸出電路2，所述輸出電路1和輸出電路2的輸入端分別與所述隔離電路相連，用于接收所述隔離電路的信號(hào)并輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述信號(hào)輸出電路1 包括由集成運(yùn)放0P07、電阻R105、電阻R106、三極管T101、三極管T102組成的跟隨電路， 以及由集成運(yùn)放U11B、電阻R109、電阻R110、電阻R111、三極管T103組成的開(kāi)關(guān)電路，所述集成運(yùn)放0P07的輸入端口 2與電阻R106相連，所述集成運(yùn)放0P07的輸出端口 6與電阻 R105相連，所述電阻R105與所述三極管TlOl的基極相連，所述三極管TlOl的發(fā)射極與所述三極管T102的基極相連，所述集成運(yùn)放UllB的輸出端口 7與輸入端口 5之間連接有電阻R109，所述電阻Rlll的一端與所述集成運(yùn)放UllB的輸出端口 7相連，另一端與所述電阻RllO相連，所述三極管T103的基極連接于電阻RllO與電阻Rlll之間，三極管T103的發(fā)射極與電阻RllO的另一端分別連接有電壓VB1。
4.如權(quán)利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述電源電路包括三極管T3、三極管T4、三極管T5、三極管T6，集成芯片⑶4069、三極管Tl以及變壓器U4，所述外接電壓經(jīng)過(guò)三極管T3、三極管T4、三極管T5、三極管T6限流限壓，再經(jīng)集成芯片⑶4069 、三極管Tl以及變壓器U4，將外接電壓轉(zhuǎn)換成需要的電壓VA+、NA-、VAO、VB+、VB_、VB0、 VBUVBe+, VBe-, VBeO、VBel。
5.如權(quán)利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述線性化電路由平衡電橋及正反饋電阻組成，所述電阻信號(hào)輸入電路的A輸出端經(jīng)過(guò)電阻R9A與集成運(yùn)放 0P-07的輸入端口 3相連接，阻信號(hào)輸入電路的B輸出端經(jīng)過(guò)電阻R2A、電阻R2B、電阻R3A、 電阻MB分壓后，再經(jīng)過(guò)電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C與集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 2相連接，集成運(yùn)放0P-07的輸出端口 6與電阻R8C的一端相連，經(jīng)過(guò)電阻RIA、電阻R1B、電阻 R8A、電阻R8B、電阻R8C，形成正反饋電路。
6.如權(quán)利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述信號(hào)放大電路由集成運(yùn)放0P-07以及電阻R4A、電阻R4B、電阻R4C、電阻R5A、電阻R5B組成，集成運(yùn)放0P-07 的輸入端口 3與電阻R9A相連，集成運(yùn)放0P-07的輸入端口 2與電阻R4A、電阻R4B、電阻 R4C串聯(lián)，集成運(yùn)放0P-07的輸出端口 6通過(guò)電阻R5A、電阻R5B與輸入端口 2相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)放大。
7.如權(quán)利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述信號(hào)調(diào)整電路由電阻R5B、電阻R6A、電阻R6B、電阻R7A和穩(wěn)壓管DZ4組成，所述穩(wěn)壓管DZ4的輸入端與電阻R5B、電阻R6B的一端相連，所述穩(wěn)壓管DZ4的輸出端與R6A、電阻R7A相連，用于當(dāng)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)出現(xiàn)差異時(shí)，進(jìn)行調(diào)整，使其與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一致。
8.如權(quán)利要求1所述的四線制熱電阻溫度變送器，其特征在于所述信號(hào)隔離電路包括集成運(yùn)放0P07、變壓器TO、三極管TO、電阻R9、電阻R10、電容C5、電容C6、二極管D9、二極管D10、二極管D11、電阻R101、電阻R102、電阻R201、電阻R202、電容C102、電容C103、電容C202、電容C203，其中，集成運(yùn)放0P07的輸出端口 6通過(guò)電阻R8和二極管D8與三極管的基極相連，三極管TO的集電極與變壓器TO的輸入端的一端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種四線制熱電阻溫度變送器，其包括電源電路、電阻信號(hào)輸入電路、線性化電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)調(diào)整電路、隔離電路以及信號(hào)輸出電路。該實(shí)用新型采用集成芯片CD4069控制振蕩，而不是采用功耗大的推挽三極管，同時(shí)在信號(hào)輸出電路采用開(kāi)關(guān)電路，將電路的最大壓差降低到24伏，精簡(jiǎn)了線性電路，減少了元器件，能夠有效降低功耗，提高負(fù)載能力。另外將零點(diǎn)調(diào)整提前到信號(hào)放大后，避免了后面電路誤差進(jìn)一步放大，能夠大大提高線性精度。
文檔編號(hào)G01K7/16GK202057430SQ20112012692
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者徐科 申請(qǐng)人:重慶迪洋儀表有限責(zé)任公司