CN203011584U - 一种可数字校准的两线制压力传感器变送器 - Google Patents
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Abstract
一种可数字校准的两线制压力传感器变送器，包括：一压力传感器、一组输出接线端子，还具有：一传感器供电电路，其输入端与一信号调理电路的控制输出端相连，其输出端接压力传感器的电源输入端，压力传感器的信号输出端接回到信号调理电路的信号输入端；一存储电路，其输出端接信号调理电路的输入端，该信号调理电路的一输出端与一调零电路输出端并接后再与一电流环电路的输入端相连；电流环电路输出的稳压输出电源分别供给信号调理电路、传感器供电电路、存储电路和调零电路作电源；编程线端子与信号调理电路的输入端连接。其采用相对简化电路即可实现把个体离散性的压力传感器输出电压调理成两线制标准规格电流输出，同时可进行有效数字化校准。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种两线制压力传感器变送器，特别是一种具有数字校准功能的的压力传感器变送器。
背景技术
传感器变送器是电子技术应用领域里技术进步日新月异快速发展的一个领域，为达到对压力传感器微小信号输出进行放大处理，同时达到把传感器的输出信号转换成标准的工业用4mA～20mA电流信号，压力传感器变送器电路历经了从分立元件搭建到使用集成电路，再到使用可编程的模数混合型专用集成电路，以及包括使用微处理器参与处理在内的各阶段多种电路构造形式。所有应用电路设计的要点在于，在恰当实现功能的前提下，追求简洁可靠至上。在采用分立元件搭建或采用早期一些专用集成电路实现电路功能时期，既要求对传感器小信号实施可控放大，又要同时实现对变送输出信号进行简单易行的校准标定，设计能实现如上要求的压力传感器变送器电路比较复杂，比如需要额外在生产过程中更换相关一些电阻来实现有限的校准功能，或者通过调整相关电位器等方法来实现在一定范围内进行模拟方式的零点和满度校准。由此来说，传感器变送器的电路设计还不够简洁可靠。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可数字校准的两线制压力传感器变送器，采用相对传统电路大大简化的元器件组成，对压力传感器微小信号输出进行放大，实现把个体离散性的压力传感器输出电压调理成两线制标准的规格电流输出，同时达到对变送器进行有效的数字化校准。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：
一种可数字校准的两线制压力传感器变送器，包括有一压力传感器及一组输出接线端子；其还具有：一信号调理电路、一提供给压力传感器激励电源的传感器供电电路、一用于存储数字校准信息的存储电路、一用于调节电流零点的调零电路、一电流环电路和一组编程端口；
所述传感器供电电路的输入端与信号调理电路的一控制输出端相连，该传感器供电电路的输出端接压力传感器的电源输入端；
所述压力传感器的信号输出端接回到信号调理电路的信号输入端；
所述存储电路的输出端接信号调理电路的输入端；
所述信号调理电路的一输出端与调零电路输出端并接后与电流环电路的输入端相连；
所述的电流环电路输出的稳压输出电源分别供给信号调理电路、传感器供电电路、存储电路和调零电路作电源；
所述一组编程端子具有电源正、电源负和编程线3个端子，该组编程线端子与信号调理电路的输入端连接；优选的，电源正端子通过一只防反接的二极管与信号调理电路的电源正端相连，电源负端子接地，编程线端子直接连接到信号调理电路的编程引脚上。
所述的一组输出接线端子与电流环电路输出端相连。
所述可数字校准的两线制压力传感器变送器中，所述存储电路中置有预存储的用于校准变送器输出的校准数据的存储器。
所述可数字校准的两线制压力传感器变送器的存储器为EEPROM存储器。
所述可数字校准的两线制压力传感器变送器的传感器供电电路由一运算放大器及一组电阻网络连接构成。
所述可数字校准的两线制压力传感器变送器的调零电路由一接成电压跟随器的运算放大器及一组分压电位器构成。
所述的一组输出接线端子应是采用具备供电和电流输出功能的两线制输出端子。
伴随世界领先集成电路生产厂商研发出来先进的专用集成电路的普及应用，压力传感器变送器电路设计的简洁可靠的需求终于可以实现了。本实用新型就是采用具有可编程性的专用的集成电路应用解决方案，配合适当的外围电路搭建，简单高效又可靠的实现了一种两线制电流型可数字校准的压力传感器变送器的设计。
本实用新型的优点是：首先大大简化了传统电路的元器件组成，结构简单，工作高效又可靠。
附图说明
图1为本实用新型可数字校准的两线制压力传感器变送器组成原理示意框图。
图2为本实用新型一具体实施例的电路原理图。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型可数字校准的两线制压力传感器变送器主要包括有一压力传感器8、一信号调理电路1、一提供给压力传感器激励电源的传感器供电电路4、一用于存储数字校准信息的存储电路3、一用于调节电流零点的调零电路5、一电流环电路2、一组编程端子7及一组输出接线端子6。
所述的信号调理电路1输出连接到传感器供电电路4，由此控制传感器供电电路4供给压力传感器8的电流；压力传感器8的输出再接回给信号调理电路1；信号调理电路1依据与之连接的存储器3中存放的数据进行计算处理，把最终的结果输出与用于调节电流零点的调零电路5的输出叠加，之后一同输入到电流环电路2的输入端，电流环电路2把该输入信号转换成标准的工业用4mA～20mA电流信号，以电流形式输出到供电及输出端子6上。
所述的用于调节电流零点的调零电路5可以是由一接成电压跟随器的运算放大器及一接成分压器的电位器组成，电位器的两端跨接于电流环电路2的一个稳压输出点和电源地之间，电位器的中间分压抽头接电压跟随器的输入端。
所述的编程端子7用于编程写入数据，其包括有电源正、电源负、编程线端子（编程数字号输入）共3个端子。一优选方案是，该编程端子7的电源正端子可通过一只防电压反接的二极管9连接到信号调理电路1的电源正引脚上。
图2所示为本实用新型一个具体实施例的电路原理图：信号调理电路1采用型号为PGA309的集成芯片U3，该U3的第13、14引脚接存储器3第6、5引脚；信号调理电路1的U3第1引脚接分压电阻R1的一端，R1的另一端与分压电阻R2的一端连接后接到集成双运算放大器U2A的第3引脚；R2另一引脚接电源地；U2A的第2引脚与采样电阻R3一端连接后与传感器H1电源负端子S-相连；U2A的第1引脚与传感器H1电源正端子S+相连；传感器H1输出端的O+、O-引脚接信号调理电路1的U3第4、5引脚；信号调理电路1的U3第4引脚还与电容C4、C5的一端相连；信号调理电路1的U3第5引脚还与电容C6、C4的一端相连；电容C6、C5的另一端相接后连接到地；信号调理电路1的U3第6、7引脚短接后分别与C7、电阻R5的一引脚相连，C7的另一引脚与信号调理电路1的U3第8脚相连；电阻R5的另一引脚与电阻R4一引脚相连后接到电流环电路2的输入端第2引脚；电阻R4的另一引脚与接成电压跟随器的U2B的第6、7引脚；U2B的第5引脚接分压电位器RW2的中间抽头；分压电位器RW2的一端接电流环电路2的U4第1引脚，分压电位器RW2的另一端接地；电流环电路2采用型号为XTR116的集成芯片U4，其另一稳压输出第8引脚作为各分支电路电源正端子，分别接到：信号调理电路1的U3第3、10引脚，存储器3第8引脚，双运算放大器的第8引脚，防电源反接的编程二极管的负引脚端，以及电容C1、C3、C8的一个引脚上；电流环电路2的电源的输出端子引脚3分别接到：信号调理电路1的U3第2、9、11、15引脚，存储器3第1、2、3、4、7引脚，双运算放大器的第4引脚，以及电容C1、C3、C8的另一个引脚上；电流环电路2的第7引脚接电阻R6、R7、电容C9的一端；电阻R6的另一端接二极管D2的负极；电容C9的另一端接双向稳压管VD3的一端，同时还接到保险电阻RF2一端和电流环电路2的第4引脚；二极管D2的正极同时接保险电阻RF1一端和双向稳压管的另一端；保险电阻RF1另一端同时接供电及输出端子6的正电源端子P1和电容C11一端；保险电阻RF2另一端同时接供电及输出端子6的负电源端子P3和电容C12一端；电容C11、C12的另一端相接后接变送器外壳地；电流环电路2的第6引脚接三极管VT2的基极；电流环电路2的第5引脚接三极管VT2的发射极。这样，在供电及输出端子6的正、负电源端子输入供电电压后，在内部固化有特定时序程序的信号调理电路1的控制下，上述的变送器就可以把压力传感器输出的小信号电压转换成标准规格的4mA～20mA电流信号输出，并能依据可改写的存储器3中存放的数据对传感器的零点和满度进行可重复性校准。
综上所述，本实用新型可数字校准的两线制压力传感器变送器是采用一种具有可编程性的专用的集成电路应用方案，把可控制电压信号放大倍数和修正零点输出的一系列数据写入到与信号调理电路相连的EEPROM存储电路中后，依据该数据，调理电路启动工作后在其内部固化的特定时序程序控制下，实现把个体差异化的压力传感器输出电压调理成标准的规格电压信号输出，该输出信号再与用于调节电流零点的调零电路输出叠加后，一同输入到电流环电路的输入端，从而控制电流环电路输出工业标准的4mA～20mA电流信号。同时还要满足该变送器工作于两线制，即供电电源和电流输出加一起只采用两根接线。
以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，相对详细的说明部分只是众多实施方法中的一种，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能以本实施例来限定本实用新型的专利保护范围，比如根据该原理图对个别元器件作的等效变换应用（比如把双运算放大器拆分成两个单运算放大器）等等，都属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种可数字校准的两线制压力传感器变送器，包括有一压力传感器及一组输出接线端子；其特征在于还具有：一信号调理电路、一提供给压力传感器激励电源的传感器供电电路、一用于存储数字校准信息的存储电路、一用于调节电流零点的调零电路、一电流环电路和一组编程端口；
所述传感器供电电路的输入端与信号调理电路的一控制输出端相连，该传感器供电电路的输出端接压力传感器的电源输入端；
所述压力传感器的信号输出端接回到信号调理电路的信号输入端；
所述存储电路的输出端接信号调理电路的输入端；
所述信号调理电路的一输出端与调零电路输出端并接后再与电流环电路的输入端相连；
所述的电流环电路输出的稳压输出电源分别供给信号调理电路、传感器供电电路、存储电路和调零电路作电源；
所述一组编程端子具有电源正、电源负和编程线3个端子，该组编程线端子与信号调理电路的编程输入端连接；
所述的一组输出接线端子与电流环电路输出端相连。
2.根据权利要求1所述的可数字校准的两线制压力传感器变送器，其特征在于：所述存储电路中置有预存储的用于校准变送器输出的校准数据的存储器。
3.根据权利要求1或2所述的可数字校准的两线制压力传感器变送器，其特征在于：所述的存储器为EEPROM存储器。
4.根据权利要求1或2所述的可数字校准的两线制压力传感器变送器，其特征在于：所述的传感器供电电路由一运算放大器及一组电阻网络连接构成。
5.根据权利要求1或2所述的可数字校准的两线制压力传感器变送器，其特征在于：所述的调零电路由一接成电压跟随器的运算放大器及一组分压电位器构成。
6.根据权利要求1或2所述的可数字校准的两线制压力传感器变送器，其特征在于：所述编程端子中，电源正端子通过一只防反接的二极管与信号调理电路的电源正端相连，电源负端子接地，编程线端子直接连接到信号调理电路的编程引脚上。
7.根据权利要求1或2所述的可数字校准的两线制压力传感器变送器，其特征在于：所述一组输出接线端子采用具备供电和电流输出功能的两线制输出端子。
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- 2013-01-18 CN CN 201320028220 patent/CN203011584U/zh not_active Expired - Lifetime
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100027 CHAOYANG, BEIJING TO: 100016 CHAOYANG, BEIJING |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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Granted publication date: 20130619 |
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| CX01 | Expiry of patent term |