CN201096576Y - 量程可调的气体微差压变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型量程可调的气体微差压变送器，包括有作为中心元件的恒流源芯片U₁，恒流源芯片U₁连接有微差压变送器供电模块、微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路；微差压变送器供电模块连接具有三针插口的接口插件；微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路分两路，其中一路接有传感器SEN₁，另一路接有信号调零电路；恒流源芯片U₁的第一RG管脚和第二RG管脚之间连接有相并联的第六电阻R₆和第二可变电阻VR₂；恒流源芯片U₁的IO管脚连接所述接口插件，并经第二电阻R₂接地。其成本较低，可靠性高，并可应用于嵌入式单片机系统，提供给嵌入式单片机可直接接受的电压监测信号；其超小的电路板设计和具有三针插口的接口插件，使用操作方便。

Description

量程可调的气体微差压变送器

技术领域

本实用新型涉及电子信息领域，尤其涉及量程可调的气体微差压变送器，其适用于空气处理、暖通空调气体流量或者气体微差压的测量。

背景技术

目前，气体流量的检测广泛应用于建筑物暖通通风系统、医院的正压控制系统、化工厂气体检测系统、采矿业的通风系统和防治煤层自燃等各种场合。目前常见的气体流量有以下三种测量方式：1)压差法，2)传热法(如发热电线)3)超声波法。其中传热法应用于低速气体流的测定，但其问题是对使用气体的清洁度要求很高，一旦灰尘聚积在感应器的表面，则其测量精度将受到影响；超声波法价格昂贵，测量精度易受温度和气体流速的影响，而且需要有足够长度的直线管段用来测速，因此无法大批量推广；目前常用的气体流量的检测是通过压差法结合相应的修正系数转换得到，气体微差压变送器是获取气体流量的一个主要手段。常用的气体微差压变送器主要以独立仪器的形式出现，需要独立电源，体积较大，测量量程不可调，变送电路和二次测量电路存在信号处理重复使用的现象，这些因数限制了气体微差压变送器作为一个独立传感器电路模块嵌入到嵌入式单片机系统的应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种成本较低，可靠性高，并可应用于嵌入式单片机系统的量程可调的气体微差压变送器。其可在嵌入式单片机系统的电压下工作，同时提供给嵌入式单片机可直接接受的电压监测信号；其超小的电路板设计和具有三针插口的接口插件可方便地安装在嵌入式单片机系统的电路板上，并且测量量程可调，使用操作方便。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：量程可调的气体微差压变送器，包括有作为中心元件的恒流源芯片U₁，其中：恒流源芯片U₁连接有微差压变送器供电模块、微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路；微差压变送器供电模块连接具有三针插口的接口插件；微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路分两路，其中一路接有传感器SEN₁，另一路接有信号调零电路；恒流源芯片U₁的第一RG管脚和第二RG管脚之间连接有相并联的第六电阻R₆和第二可变电阻VR₂；恒流源芯片U₁的IO管脚连接所述接口插件，并经第二电阻R₂接地。

优化的技术措施还包括：

上述的微差压变送器供电模块包括相连接的二极管D₁、第一稳压电容C₁、电流放大三极管Q₁；恒流源芯片U₁包括有V+管脚、B管脚和E管脚；恒流源芯片U₁的V+管脚连接二极管D₁的阴极、电流放大三极管Q₁的集电极、接地的第一稳压电容C₁；电流放大三极管Q₁的基极连接恒流源芯片U₁的B管脚，而其发射极则连接恒流源芯片U₁的E管脚。

上述的微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路包括第五电阻R₅、第三稳压电容C₃；恒流源芯片U₁包括有IR1管脚、IRET管脚、Vin+管脚、Vin-管脚；恒流源芯片U₁的IR1管脚连接传感器SEN1；恒流源芯片U₁的IRET管脚经相并联的第五电阻R₅和第三稳压电容C₃连接传感器SEN₁；恒流源芯片U₁的Vin+管脚和恒流源芯片U₁的Vin-管脚之间跨接有第二稳压电容C₂，并还分别连接传感器SEN₁。

上述的信号调零电路包括第一电阻R₁，第三电阻R₃、第四电阻R₄和第一可变电阻器VR₁；第一可变电阻器VR₁的固定抽头经第一电阻R₁连接所述恒流源芯片U₁的IR1管脚，第一可变电阻器VR₁的滑动抽头经第四电阻R₄连接所述恒流源芯片U₁的Vin-管脚，第一可变电阻器VR₁的另一固定抽头经第三电阻R₃连接相并联的第五电阻R₅和第三稳压电容C₃。

上述的接口插件连接嵌入式单片机系统，接口插件为具有三针接口的插件；三针接口的第一针为直流电压+V₁的输入端，并与所述二极管D₁的阳极相连接；三针接口的第二针为+V_out电压信号输出端，并与恒流源芯片U₁的IO管脚相连接；三针接口的第三针为接地端。

上述的直流电压+V₁的输入端连接有整流滤波及直流稳压芯片电路、降压电路；整流滤波及直流稳压芯片电路连接有工业供电交流24V电源；降压电路连接有嵌入式单片机系统。

与现有技术相比，本实用新型的恒流源芯片U₁连接有微差压变送器供电模块、微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路；微差压变送器供电模块连接具有三针插口的接口插件；微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路分两路，其中一路接有传感器SEN₁，另一路接有信号调零电路；恒流源芯片U₁的第一RG管脚和第二RG管脚之间连接有相并联的第六电阻R₆和第二可变电阻VR₂；恒流源芯片U₁的IO管脚连接所述接口插件，并经第二电阻R₂接地。本实用新型的量程可调的气体微差压变送器，可在嵌入式单片机系统的电压下工作，同时给嵌入式单片机提供电压监测信号，其电压监测信号可被嵌入式单片机系统的处理芯片直接使用，超小的电路板设计和具有三针插口的接口插件可方便地安装在嵌入式单片机系统的电路板上，测量的量程可调，成本较低，可靠性高，适合大批量应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理方框示意图；

图2是本实用新型实施例的电路原理示意图；

图3是整流滤波及直流稳压芯片电路、降压电路与嵌入式单片机系统的接口部分的电路方框原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1所示，量程可调的气体微差压变送器，包括有作为中心元件的恒流源芯片U₁，所述的恒流源芯片U₁连接有微差压变送器供电模块、微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路；所述的微差压变送器供电模块连接具有三针插口的接口插件；所述的微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路分两路，其中一路接有传感器SEN₁，另一路接有信号调零电路；所述的恒流源芯片U₁的第一RG管脚和第二RG管脚之间连接有相并联的第六电阻R₆和第二可变电阻VR₂；所述的恒流源芯片U₁的IO管脚连接所述接口插件，并经第二电阻R₂接地。

图2详细介绍了本实用新型实施例的电路原理示意图。其中二极管D₁、第一稳压电容C₁、电流放大三极管Q₁组成微差压变送器供电模块，给恒流源芯片U₁供电；所述的恒流源芯片U₁包括有V+管脚、B管脚和E管脚；所述的恒流源芯片U₁的V+管脚连接二极管D₁的阴极、电流放大三极管Q₁的集电极、接地的第一稳压电容C₁；所述的电流放大三极管Q₁的基极连接恒流源芯片U₁的B管脚，而其发射极则连接恒流源芯片U₁的E管脚。

另外第五电阻R₅、第三稳压电容C₃构成微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路。所述恒流源芯片U₁包括有IR1管脚、IRET管脚、Vin+管脚、Vin-管脚；所述的恒流源芯片U₁的IR1管脚连接所述的传感器SEN₁；所述的恒流源芯片U₁的IRET管脚经相并联的第五电阻R₅和第三稳压电容C₃连接所述的传感器SEN₁；所述的恒流源芯片U₁的Vin+管脚和恒流源芯片U₁的Vin-管脚之间跨接有第二稳压电容C₂，并还分别连接所述的传感器SEN₁。

第一电阻R₁，第三电阻R₃、第四电阻R₄和第一可变电阻器VR₁构成信号调零电路，其可在传感器SEN₁输入电压为零时，调节恒流源芯片U₁的IO管脚亦输出零电压测量信号；所述的第一可变电阻器VR₁的固定抽头经第一电阻R₁连接所述恒流源芯片U₁的IR1管脚，第一可变电阻器VR₁的滑动抽头经第四电阻R₄连接所述恒流源芯片U₁的Vin-管脚，第一可变电阻器VR₁的另一固定抽头经第三电阻R₃连接相并联的第五电阻R₅和第三稳压电容C₃。

所述的接口插件为具有三针接口的插件；所述的三针接口的第一针为直流电压+V₁的输入端，并与所述二极管D₁的阳极相连接；所述的三针接口的第二针为+V_out电压信号输出端，并与恒流源芯片U₁的IO管脚相连接；所述的三针接口的第三针为接地端。

图3详细介绍了本实用新型实施例的整流滤波及直流稳压芯片电路、降压电路与嵌入式单片机系统的接口部分的电路方框原理示意图，其中整流滤波及直流稳压芯片电路连接有工业供电交流24V电源和降压电路；所述的降压电路连接有嵌入式单片机系统。工业供电交流24V电源经过整流滤波和直流稳压芯片处理，提供一个高于+5V直流电源+V1，+V1可直接给气体微差压变送器核心模块供电，同时+V1经过一个微功耗、小电流的稳压芯片的降压处理，给嵌入式单片机系统提供电源电压+V2，降低了从工业供电交流24V电源直接转换成嵌入式单片机系统的供电+V2的处理成本，并且提高了电源系统的稳定性。

本实用新型的有益效果是：对比目前常用的气体微差压变送器，需要独立电源、体积较大、测量量程不可调、变送电路和二次测量电路存在信号处理重复使用的现象。本实用新型的量程可调的气体微差压变送器，可在嵌入式单片机系统的电压下工作，同时提供给嵌入式单片机可直接接受的电压监测信号，其电压监测信号可被嵌入式单片机系统的处理芯片直接使用，超小的电路板设计和具有三针插口的接口插件可方便地安装在嵌入式单片机系统的电路板上，测量的量程可调，成本较低，可靠性高，适合大批量应用。

本实用新型的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本实用新型的范围。

Claims (6)

1、量程可调的气体微差压变送器，包括有作为中心元件的恒流源芯片U₁，其特征是：所述的恒流源芯片U₁连接有微差压变送器供电模块、微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路；所述的微差压变送器供电模块连接具有三针插口的接口插件；所述的微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路分两路，其中一路接有传感器SEN₁，另一路接有信号调零电路；所述的恒流源芯片U₁的第一RG管脚和第二RG管脚之间连接有相并联的第六电阻R₆和第二可变电阻VR₂；所述的恒流源芯片U₁的IO管脚连接所述接口插件，并经第二电阻R₂接地。

2、根据权利要求1所述的量程可调的气体微差压变送器，其特征是：所述的微差压变送器供电模块包括相连接的二极管D₁、第一稳压电容C₁、电流放大三极管Q₁；所述的恒流源芯片U₁包括有V+管脚、B管脚和E管脚；所述的恒流源芯片U₁的V+管脚连接二极管D₁的阴极、电流放大三极管Q₁的集电极、接地的第一稳压电容C₁；所述的电流放大三极管Q₁的基极连接恒流源芯片U₁的B管脚，而其发射极则连接恒流源芯片U₁的E管脚。

3、根据权利要求1或2所述的量程可调的气体微差压变送器，其特征是：所述的微差压传感器恒流源供电及反馈微差压信号采集电路包括第五电阻R₅、第三稳压电容C₃；所述的恒流源芯片U₁包括有IR1管脚、IRET管脚、Vin+管脚、Vin-管脚；所述的恒流源芯片U₁的IR1管脚连接所述的传感器SEN₁；所述的恒流源芯片U₁的IRET管脚经相并联的第五电阻R₅和第三稳压电容C₃连接所述的传感器SEN₁；所述的恒流源芯片U₁的Vin+管脚和恒流源芯片U₁的Vin-管脚之间跨接有第二稳压电容C₂，并还分别连接所述的传感器SEN₁。

4、根据权利要求3所述的量程可调的气体微差压变送器，其特征是：所述的信号调零电路包括第一电阻R₁，第三电阻R₃、第四电阻R₄和第一可变电阻器VR₁；所述的第一可变电阻器VR₁的固定抽头经第一电阻R₁连接所述恒流源芯片U₁的IR1管脚，第一可变电阻器VR₁的滑动抽头经第四电阻R₄连接所述恒流源芯片U₁的Vin-管脚，第一可变电阻器VR₁的另一固定抽头经第三电阻R₃连接相并联的第五电阻R₅和第三稳压电容C₃。

5、根据权利要求4所述的量程可调的气体微差压变送器，其特征是：所述的接口插件连接嵌入式单片机系统，所述的接口插件为具有三针接口的插件；所述的三针接口的第一针为直流电压+V₁的输入端，并与所述二极管D₁的阳极相连接；所述的三针接口的第二针为+V_out电压信号输出端，并与恒流源芯片U₁的IO管脚相连接；所述的三针接口的第三针为接地端。

6、根据权利要求1所述的量程可调的气体微差压变送器，其特征是：所述的直流电压+V₁的输入端连接有整流滤波及直流稳压芯片电路、降压电路；所述的整流滤波及直流稳压芯片电路连接有工业供电交流24V电源；所述的降压电路连接有嵌入式单片机系统。

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