CN201653635U - 用于气体检测专用微差压压力变送器 - Google Patents

Abstract

用于气体检测专用微差压压力变送器，特别适合于天然气和煤气管网监控系统、气体检漏系统、标准厂房(GMP)送风系统、井下通风检测等领域的工业过程自动化控制终端设备进行现场压力测量，将现场的压力信号采集转换成毫伏级电信号，并将此信号调理转换成4～20mADC工业标准信号传送给后续模拟量输入电路，从而完成压力信号的测量。包括压力传感器、信号调理电路、引压接头、壳体、电缆锁紧装置，压力传感器直接焊接在电路板上，压力传感器的引压管通过硅胶管与引压接头相连，信号调理电路固定在壳体内。与现有具有宽温度范围补偿、测量精度高等优点。

Description

用于气体检测专用微差压压力变送器

技术领域

本实用新型涉及一种用于气体检测专用微差压压力变送器，特别适合于天然气和煤气管网监控系统、气体检漏系统、标准厂房(GMP)送风系统、井下通风检测等领域的工业过程自动化控制终端设备进行现场压力测量，将现场的压力信号采集转换成毫伏级电信号，并将此信号调理转换成4～20mADC工业标准信号传送给后续模拟量输入电路，从而完成压力信号的测量。 

背景技术

目前，通用的气体测量微差压变送器其不足之处有压力传感器没有温度补偿或补偿效果不理想，造成其环境适应能力差；当需要测量双向压力时，在负压段压力传感器的输出信号为负值，由于传统的集成二线制变送器芯片如XTR105、XTR106不能处理负信号，此情况下只能对传感器的桥路进行调整，达到变送器量程迁移的目的，而对于传感器桥路为闭环的情况，此调整方法势必会对传感器的温度性能和稳定性产生较大影响，从而使变送器的整体性能变差。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供具有宽温度范围补偿、测量精度高的用于气体检测专用微差压压力变送器。 

本实用新型采用的技术方案是：该用于用于气体检测专用微差压压力变送器，其特征在于：包括压力传感器、信号调理电路、引压接头、壳体、电缆锁紧装置，压力传感器直接焊接在电路板上，压力传感器的引压管通过硅胶管与引压接头相连，信号调理电路固定在壳体内。 

信号调理电路包括可调恒流源电路、满度调节电路、仪表放大器U1、零位调节电路和集成V/I转换电路U3，可调恒流源与压力传感器相连，满度调节电路和零位调节电路分别与仪表放大器U1相连，仪表放大器U1与集成V/I转换电路U3相连，集成V/I转换电路U3输出4-20mA。 

零位调节电路包括仪表放大器U1、运算放大器U2B、电阻R8、R9、电位器W1，运算放大器U2B的6、7脚短接并接仪表放大器U1的5脚，运算放大器U2B的5脚接电位器W1的滑动端，电阻R8的一端接集成V/I转换电路U3的8脚，电阻R8的另一端接电位器W1的一端，电位器W1的另一端接电阻R9，电阻R9的另一端接集成V/I转换电路U3的3脚。 

可调恒流源电路包括运算放大器U2A、电阻R3、R4、R5，电阻R4、R5的其中一端短接并 联接运算放大器U2A的3脚，R4的另一端接集成V/I转换电路U3的1脚，R5的另一端接集成V/I转换电路U3的3脚，运算放大器U2A的2脚接电阻R3，R3的另一端和运算放大器U2A的4脚短接并接集成V/I转换电路U3的3脚，运算放大器U2A的8脚和仪表放大器U1的7脚共同接集成V/I转换电路U3的8脚。 

满度调节电路包括电位器W2、电阻R6，电位器W2的一端和滑动端并接后接仪表放大器U1的1脚，仪表放大器U1的8脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电位器W2的另一端。 

与现有技术相比，本实用新型用于气体检测专用微差压压力变送器所具有的有益效果是： 

变送器具有较强的环境适应能力；信号调理电路采用仪表放大器加集成V/I转换芯片的单元电路代替传统的集成二线制变送器芯片，使压力传感器输出的负信号在经过仪表放大器放大以后，通过零位调节电路将其转换成正值，以便供后面的集成V/I转换电路使用，从而避免了对压力传感器桥路进行调整，同时单元电路也便于调试过程中查找问题；用运算放大器和电阻搭建成可调恒流源电路，应用更为方便；变送器供电范围可在15V～28V之间，精度可达到0.5％以内。 

附图说明

图1是本实用新型用于气体检测专用微差压压力变送器主视图； 

图2是图1的底视图； 

图3是图1的侧视图； 

图4是产品打开上盖内部结构主视图； 

图5是信号调理电路方框原理图； 

图6是信号调理电路原理图。 

图1-6是用于气体检测专用微差压压力变送器的最佳实施例。图1-4中：1电缆锁紧装置    2低压端引压接头    3高压端引压接头    4壳体    5螺钉挂孔    6信号调理电路7压力传感器    8接线端子    9调零电位器    10调满度电位器。 

图6中：U1AD623仪表放大器U2A、U2B LM258双运算放大器U3XTR115集成V/I转换电路R1-R9电阻C1-C5电容W1调零电位器W2调满度电位器Q1三极管D1二极管D2稳压二极管。 

具体实施方式

下面结合附图1-6对本实用新型的用于气体检测专用微差压压力变送器做进一步说明： 

参照图1-4： 

该气体检测专用微差压压力变送器，由压力传感器7、信号调理电路6、低压引压接头2、高压引压接头3、壳体4、电缆锁紧装置1组成，压力传感器7直接焊接在信号调理电路6 的电路板上，压力传感器7的引压管通过硅胶管与低压引压接头2和高压引压接头3相连，信号调理电路6固定在壳体4内。接线端子8、调零电位器W19、和调满度电位器W210固定在壳体4内并引出壳体4外。 

参照图5： 

信号调理电路包括可调恒流源、满度调节电路、仪表放大器IA、零位调节电路和集成V/I转换电路，可调恒流源与传感器相连，满度调节电路和零位调节电路分别与仪表放大器相连，仪表放大器与集成V/I转换电路相连，集成V/I转换电路输出4-20mA。 

参照图6： 

运算放大器U2A、电阻R3、R4、R5构成恒流源电路，给压力传感器7供电；仪表放大器U1的5脚接运算放大器U2B的6、7脚、电阻R8、R9、调零电位器W1构成零位调节电路；仪表放大器U1的1、8脚接调满度电位器W2、电阻R6构成满度调节电路。 

恒流源电路的Iexc-、Iexc+分别接压力传感器7的供电负、正，压力传感器7的输出信号分别经电阻R1、R2输入仪表放大器U1的2、3脚，通过调零电位器W1的调整使零位输出为4mA，通过调满度电位器W2的调整使满度输出为20mA。 

压力传感器7芯片采用具有宽温度范围补偿0℃～60℃的高品质进口SM5651压力传感器，将其焊在信号调理电路6的电路板上，用硅胶管将压力传感器7和低压端引压接头2和高压端引压接头3连接起来；信号调理电路6由仪表放大器U1、运算放大器U2A、U2B、集成V/I转换电路U3、零位调节电路、满度调节电路、二极管D1、稳压二极管D2、三极管Q1、电阻R1-R9、电容C1-C5组成，二极管D1的阳极接电源VCC，二极管D1的阴极接集成V/I转换电路U3的V+脚，集成V/I转换电路U3的I₀脚接电流输出端IOUT，在集成V/I转换电路U3的V+和I₀之间并联一个电容C5和稳压二极管D2，稳压二极管D2的阳极接IOUT，稳压二极管D2的阴极接集成V/I转换电路U3的V+脚，集成V/I转换电路U3的V+脚、B、E脚分别接三极管Q1的集电极、基极、发射极，电阻R3、R5、R9的一端与仪表放大器U1的4脚共同接集成V/I转换电路U3的IRET，电阻R3另一端接运算放大器U2A的2脚和压力传感器7的供电负Iexc-，电阻R5另一端接电阻R4和运算放大器U2A的3脚，电阻R4另一端接集成V/I转换电路U3的VREF，电阻R9另一端接调零电位器W1，运算放大器U2A的1脚接压力传感器7的供电正Iexc+，仪表放大器U1的6脚通过电阻R7接集成V/I转换电路U3的VIN，电容C4、电阻R8和仪表放大器U1的7脚、运算放大器U2B 8脚共同接集成V/I转换电路U3的VREG，电容C4另一端接IOUT，电阻R8另一端接调零电位器W1，调零电位器W1滑动端接运算放大器U2B的5脚，运算放大器U2B的6、7脚短接并与仪表放大器U1的5脚连接，电阻R6和调满度电位器W2串联后接在仪表放大器U1的1、8之间，电容C1接在仪表放大器U1的2 脚和IOUT之间，电容C2接在仪表放大器U1的3脚和IOUT之间，电容C3接在仪表放大器U1的2脚和3脚之间，压力传感器7的输出负通过电阻R1接到仪表放大器U1的2脚，压力传感器7的输出正通过电阻R2接到仪表放大器U1的3脚。变送器外壳4采用铸铝材料，低压端引压接头2和高压端引压接头3采用铝制材料。 

工作过程如下： 

待测压力通过低压引压接头2和高压引压接头3作用到压力传感器7上，变送器通电后，信号调理电路6的运算放大器U2A、电阻R3、R4、R5构成的恒流源电路产生1mADC的电流供压力传感器7工作，当作用在压力传感器7上的压力发生变化时，压力传感器7便会输出相应的毫伏电压信号，此信号通过电阻R1、R2输入到仪表放大器U1的输入端，当变送器处于零位(零压或负压)时，通过运算放大器U2B、电阻R8、R9、调零电位器W1构成的零位调节电路调整使仪表放大器的输出为0.8VDC，当变送器处于满度时，通过仪表放大器U1的1、8脚、调满度电位器W2、电阻R6构成的调满度调节电路调整使仪表放大器U1输出为4VDC，然后通过集成V/I转换电路U3将此0.8VDC～4VDC电压信号转换成4～20mADC电流信号。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。 

Claims (4)

1.用于气体检测专用微差压压力变送器，包括压力传感器、信号调理电路、引压接头、壳体、电缆锁紧装置，压力传感器直接焊接在电路板上，压力传感器的引压管通过硅胶管与引压接头相连，信号调理电路固定在壳体内，其特征在于：信号调理电路包括可调恒流源电路、满度调节电路、仪表放大器U1、零位调节电路和集成V/I转换电路U3，可调恒流源与压力传感器(7)相连，满度调节电路和零位调节电路分别与仪表放大器U1相连，仪表放大器U1与集成V/I转换电路U3相连，集成V/I转换电路U3输出4-20mA。

2.根据权利要求1所述的用于气体检测专用微差压压力变送器，其特征在于：零位调节电路包括仪表放大器U1、运算放大器U2B、电阻R8、R9、电位器W1，运算放大器U2B的6、7脚短接并接仪表放大器U1的5脚，运算放大器U2B的5脚接电位器W1的滑动端，电阻R8的一端接集成V/I转换电路U3的8脚，电阻R8的另一端接电位器W1的一端，电位器W1的另一端接电阻R9，电阻R9的另一端接集成V/I转换电路U3的3脚。

3.根据权利要求1所述的用于气体检测专用微差压压力变送器，其特征在于：可调恒流源电路包括运算放大器U2A、电阻R3、R4、R5，电阻R4、R5的其中一端短接并联接运算放大器U2A的3脚，R4的另一端接集成V/I转换电路U3的1脚，R5的另一端接集成V/I转换电路U3的3脚，运算放大器U2A的2脚接电阻R3，R3的另一端和运算放大器U2A的4脚短接并接集成V/I转换电路U3的3脚，运算放大器U2A的8脚和仪表放大器U1的7脚共同接集成V/I转换电路U3的8脚。

4.根据权利要求1所述的用于气体检测专用微差压压力变送器，其特征在于：满度调节电路包括电位器W2、电阻R6，电位器W2的一端和滑动端并接后接仪表放大器U1的1脚，仪表放大器U1的8脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电位器W2的另一端。

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