CN221149198U - 工业仪表控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业仪表技术领域，提出了工业仪表控制系统，包括压力检测电路，压力检测电路包括热敏电阻RT、三极管Q3、压力传感器U3、运放U4和电阻R11，热敏电阻RT的第一端连接12V电源，热敏电阻RT的第二端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接12V电源，三极管Q3的集电极连接压力传感器U3的第一供电端，压力传感器U3的第二供电端接地，压力传感器U3的第一输出端连接运放U4的反相输入端，压力传感器U3的第二输出端连接运放U4的同相输入端，运放U4的输出端通过电阻R11连接运放U4的反相输入端，运放U4的输出端连接主控单元的第一输入端。通过上述技术方案，解决了相关技术中压力变送器的检测精度差的问题。

Description

工业仪表控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业仪表技术领域，具体的，涉及工业仪表控制系统。

背景技术

工业仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表，工艺生产过程的检测是了解和控制工业生产的基本手段，只有在任何时刻都能准确地了解工艺过程的全貌，并进行控制，才能保证生产过程顺利。其中，压力变送器是工业实践中最为常用的一种工业仪表，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。但现有的压力变送器受环境温度影响较大，导致压力变送器的检测精度差。

实用新型内容

本实用新型提出工业仪表控制系统，解决了相关技术中压力变送器的检测精度差的问题。

本实用新型的技术方案如下：

工业仪表控制系统，包括主控单元和压力检测电路，所述压力检测电路连接所述主控单元，所述压力检测电路包括热敏电阻RT、三极管Q3、压力传感器U3、电阻R8、电阻R9、运放U4、电阻R10和电阻R11，所述热敏电阻RT的第一端连接12V电源，所述热敏电阻RT的第二端连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极连接12V电源，所述三极管Q3的集电极连接所述压力传感器U3的第一供电端，所述压力传感器U3的第二供电端接地，所述压力传感器U3的第一输出端通过所述电阻R8连接所述运放U4的反相输入端，所述压力传感器U3的第二输出端通过所述电阻R9连接所述运放U4的同相输入端，所述运放U4的同相输入端通过所述电阻R10接地，所述运放U4的输出端通过所述电阻R11连接所述运放U4的反相输入端，所述运放U4的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

进一步，本实用新型中所述运放U4的输出端和所述主控单元的第一输入端之间还设有滤波电路，所述滤波电路包括电阻R12、电容C8、电容C9、电阻R13、运放U5、电阻R14、电阻R15和电阻R16，所述电阻R12的第一端连接所述运放U4的输出端，所述电阻R12的第二端通过所述电容C8接地，所述电阻R12的第二端连接所述电容C9的第一端，所述电容C9的第二端通过所述电阻R13接地，所述电容C9的第二端连接所述运放U5的同相输入端，所述运放U5的反相输入端通过所述电阻R15接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R14连接所述电阻R12的第二端，所述运放U5的输出端通过所述电阻R16连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

进一步，本实用新型中还包括阀门控制电路，所述阀门控制电路包括开关管Q1和开关管Q2，所述开关管Q1的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管Q1的第一端连接12V电源，所述开关管Q1的第二端连接阀门线圈L1的第一端，所述阀门线圈L1的第二端接地，所述开关管Q2的控制端连接所述主控单元的第二输出端，所述开关管Q2的第一端连接24V电源，所述开关管Q2的第二端连接所述阀门线圈L1的第一端。

进一步，本实用新型中还包括两路电路结构相同的驱动电路，任一所述驱动电路包括电阻R3、运放U1和电阻R4，所述电阻R3的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述运放U1的同相输入端连接Vref参考电压，所述运放U1的输出端通过所述电阻R4连接9V电源，所述运放U1的输出端连接所述开关管Q1的控制端。

进一步，本实用新型中任一所述驱动电路还包括电阻R1、电阻R2和光耦U2，所述电阻R1的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻R1的第二端连接所述光耦U2的第一输入端，所述光耦U2的第二输入端接地，所述光耦U2的第一输出端通过所述电阻R2连接5V电源，所述光耦U2的第一输出端连接所述电阻R3的第一端，所述光耦U2的第二输出端接地。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，压力检测电路用于检测工业生产时的管道压力情况，并将检测到的压力信号转为电信号送至主控单元。

压力检测电路的工作原理为：热敏电阻RT作为启动电阻，工作时12V电源经热敏电阻RT加至三极管Q3的基极，三极管Q3导通，12V电源经三极管Q3加至压力传感器U3的供电端，压力传感器U3用于检测管道中的流体流过时所产生的压力信号，并将检测到的压力信号转为电信号输出，但压力传感器U3输出的电信号比较微弱，主控单元无法有效识别，为此，运放U4构成了差分放大电路，用于放大压力传感器U3输出的电信号，同时差分放大电路还可以有效抑制共模干扰信号，提高压力检测的精度。

压力传感器U3受温度影响较大，本实用新型中的压力传感器U3为负温度系数，当温度上升时，导致压力传感器U3的工作电流减小，温度下降时，导致压力传感器U3的工作电流变大，因此，管道压力的检测精度会受到影响。因此，本实用新型能够进行温度补偿，提高压力的检测精度。

具体的，本实用新型中的热敏电阻RT为正温度系数，温度越高，热敏电阻RT的阻值变大，反之，热敏电阻RT的阻值减小。当压力变送器的工作温度升高时，压力传感器U3的工作电流减小，热敏电阻RT的阻值变大，因此，三极管Q3的基极电流减小，从而使流过三极管Q3的集电极电流变大，因此，流过压力传感器U3的电流也变大；当压力变送器的工作温度下降时，压力传感器U3的工作电流变大，热敏电阻RT的阻值减小，因此，三极管Q3的基极电流变大，从而使流过三极管Q3的集电极电流减小，流过压力传感器U3的电流也减小。因此，本实用新型能够抑制环境温度对压力传感器U3所造成的影响，保证压力传感器U3的工作电流稳定不变，从而提高压力变送器的检测精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中压力检测电路的电路图；

图2为本实用新型中滤波电路的电路图；

图3为本实用新型中阀门控制电路的电路图；

图4为本实用新型中驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了工业仪表控制系统，包括主控单元和压力检测电路，压力检测电路连接主控单元，压力检测电路包括热敏电阻RT、三极管Q3、压力传感器U3、电阻R8、电阻R9、运放U4、电阻R10和电阻R11，热敏电阻RT的第一端连接12V电源，热敏电阻RT的第二端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接12V电源，三极管Q3的集电极连接压力传感器U3的第一供电端，压力传感器U3的第二供电端接地，压力传感器U3的第一输出端通过电阻R8连接运放U4的反相输入端，压力传感器U3的第二输出端通过电阻R9连接运放U4的同相输入端，运放U4的同相输入端通过电阻R10接地，运放U4的输出端通过电阻R11连接运放U4的反相输入端，运放U4的输出端连接主控单元的第一输入端。

本实施例中，压力检测电路用于检测工业生产时的管道压力情况，并将检测到的压力信号转为电信号送至主控单元。

具体的，压力检测电路的工作原理为：热敏电阻RT作为启动电阻，工作时12V电源经热敏电阻RT加至三极管Q3的基极，三极管Q3导通，12V电源经三极管Q3加至压力传感器U3的供电端，压力传感器U3用于检测管道中的流体流过时所产生的压力信号，并将检测到的压力信号转为电信号输出，但压力传感器U3输出的电信号比较微弱，主控单元无法有效识别，为此，运放U4构成了差分放大电路，用于放大压力传感器U3输出的电信号，同时差分放大电路还可以有效抑制共模干扰信号，提高压力检测的精度。

压力传感器U3受温度影响较大，本实施例中的压力传感器U3为负温度系数，当温度上升时，导致压力传感器U3的工作电流减小，温度下降时，导致压力传感器U3的工作电流变大，因此，管道压力的检测精度会受到影响。因此，本实施例能够进行温度补偿，提高压力的检测精度。

具体的，本实施例中的热敏电阻RT为正温度系数，温度越高，热敏电阻RT的阻值变大，反之，热敏电阻RT的阻值减小。当压力变送器的工作温度升高时，压力传感器U3的工作电流减小，热敏电阻RT的阻值变大，因此，三极管Q3的基极电流减小，从而使流过三极管Q3的集电极电流变大，因此，流过压力传感器U3的电流也变大；当压力变送器的工作温度下降时，压力传感器U3的工作电流变大，热敏电阻RT的阻值减小，因此，三极管Q3的基极电流变大，从而使流过三极管Q3的集电极电流减小，流过压力传感器U3的电流也减小。因此，本实施例能够抑制环境温度对压力传感器U3所造成的影响，保证压力传感器U3的工作电流稳定不变，从而提高压力变送器的检测精度。

如图2所示，本实施例中运放U4的输出端和主控单元的第一输入端之间还设有滤波电路，滤波电路包括电阻R12、电容C8、电容C9、电阻R13、运放U5、电阻R14、电阻R15和电阻R16，电阻R12的第一端连接运放U4的输出端，电阻R12的第二端通过电容C8接地，电阻R12的第二端连接电容C9的第一端，电容C9的第二端通过电阻R13接地，电容C9的第二端连接运放U5的同相输入端，运放U5的反相输入端通过电阻R15接地，运放U5的输出端通过电阻R14连接电阻R12的第二端，运放U5的输出端通过电阻R16连接运放U5的反相输入端，运放U5的输出端连接主控单元的第一输入端。

本实施例中，运放U4所构成的差分放大电路对干扰信号虽然有一定的抑制能力，但其抑制干扰的能力有限，无法保证压力检测的精度。因此，本实施例在运放U4和主控单元的第一输入端之间添加了滤波电路，滤波电路由电阻R12、电容C8、电容C9、电阻R13、运放U5、电阻R14、电阻R15和电阻R16构成，用于滤除信号中的噪声信号以及高频杂波信号，最终将滤波后的电信号送至主控单元。

如图3所示，本实施例中还包括阀门控制电路，阀门控制电路包括开关管Q1和开关管Q2，开关管Q1的第一端连接主控单元的第一输出端，开关管Q1的第一端连接12V电源，开关管Q1的第二端连接阀门线圈L1的第一端，阀门线圈L1的第二端接地，开关管Q2的控制端连接主控单元的第二输出端，开关管Q2的第一端连接24V电源，开关管Q2的第二端连接阀门线圈L1的第一端。

本实施例中，工业生产时需要管道中的压力保证在设定值，当压力过小或过大都可能影响生产的效率，当管道压力超过所能承受的最大值时，管道可能会发成爆裂。工业生产的管道上设有阀门，因此，可通过控制阀门的开度从而精准控制管道中的流体流量，从而实现对管道压力的调节。因此，本实施例加入了阀门控制电路。

当阀门需要打开时，主控单元的第二输出端输出高电平信号，主控单元的第一输出端输出低电平信号，开关管Q2导通，开关管Q1截止，这时阀门线圈L1接头24V电源，主控单元根据接收到运放U5输出电信号的大小判断管道的压力大小，当管道压力达到设定值时，主控单元的第一输出端输出高电平信号，主控单元的第二输出端输出低电平信号，这时开关管Q1导通，开关管Q2截止，阀门线圈L1上的电压由24V切换至12V，12V电压可保证阀门处于设定开度，这样可以节约电能，减少阀门线圈L1的功耗，提高阀门的使用寿命。本实施例根据压力检测结果控制阀门的开度，从而精准控制管道压力保持在稳定的状态。

如图4所示，本实施例中还包括两路电路结构相同的驱动电路，任一驱动电路包括电阻R3、运放U1和电阻R4，电阻R3的第一端连接主控单元的第一输出端，运放U1的同相输入端连接Vref参考电压，运放U1的输出端通过电阻R4连接9V电源，运放U1的输出端连接开关管Q1的控制端。

本实施例中，主控单元的第一输出端和主控单元的第二输出端所输出的控制信号的驱动能力较弱，无法直接控制开关管Q1和开关管Q2的导通和截止，因此，本实施例加入了两路电路结构相同的驱动电路，以控制开关管Q1的驱动电路为例，驱动电路由电阻R3、运放U1和电阻R4构成，当开关管Q1需要开启时，主控单元输出低电平信号加至运放U1的反相输入端，运放U1构成比价器，这时，运放U1反相输入端的电压小于运放U1同相输入端的Vref参考电压，运放U1输出高电平，开关管Q1导通，电阻R4为上拉电阻，保证开关管Q1控制端的电压不超过9V，从而起到保护作用，当开关管Q1需要关闭时，主控单元的第一输出端输出高电平，这时，运放U1输出低电平，开关管Q1截止。

如图4所示，本实施例中任一驱动电路还包括电阻R1、电阻R2和光耦U2，电阻R1的第一端连接主控单元的第一输出端，电阻R1的第二端连接光耦U2的第一输入端，光耦U2的第二输入端接地，光耦U2的第一输出端通过电阻R2连接5V电源，光耦U2的第一输出端连接电阻R3的第一端，光耦U2的第二输出端接地。

本实施例中，受工作环境的影响，主控单元可能会产生误触发信号，导致阀门的开度出现变化，同时如果主控单元受到大电压信号的冲击可能会将主控单元烧毁，因此，本实施例还在运放U1的前级设置了光耦U2，起到信号隔离的作用，防止信号相互干扰，提高电路的可靠性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.工业仪表控制系统，其特征在于，包括主控单元和压力检测电路，所述压力检测电路连接所述主控单元，所述压力检测电路包括热敏电阻RT、三极管Q3、压力传感器U3、电阻R8、电阻R9、运放U4、电阻R10和电阻R11，所述热敏电阻RT的第一端连接12V电源，所述热敏电阻RT的第二端连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极连接12V电源，所述三极管Q3的集电极连接所述压力传感器U3的第一供电端，所述压力传感器U3的第二供电端接地，所述压力传感器U3的第一输出端通过所述电阻R8连接所述运放U4的反相输入端，所述压力传感器U3的第二输出端通过所述电阻R9连接所述运放U4的同相输入端，所述运放U4的同相输入端通过所述电阻R10接地，所述运放U4的输出端通过所述电阻R11连接所述运放U4的反相输入端，所述运放U4的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

2.根据权利要求1所述的工业仪表控制系统，其特征在于，所述运放U4的输出端和所述主控单元的第一输入端之间还设有滤波电路，所述滤波电路包括电阻R12、电容C8、电容C9、电阻R13、运放U5、电阻R14、电阻R15和电阻R16，所述电阻R12的第一端连接所述运放U4的输出端，所述电阻R12的第二端通过所述电容C8接地，所述电阻R12的第二端连接所述电容C9的第一端，所述电容C9的第二端通过所述电阻R13接地，所述电容C9的第二端连接所述运放U5的同相输入端，所述运放U5的反相输入端通过所述电阻R15接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R14连接所述电阻R12的第二端，所述运放U5的输出端通过所述电阻R16连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

3.根据权利要求1所述的工业仪表控制系统，其特征在于，还包括阀门控制电路，所述阀门控制电路包括开关管Q1和开关管Q2，所述开关管Q1的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管Q1的第一端连接12V电源，所述开关管Q1的第二端连接阀门线圈L1的第一端，所述阀门线圈L1的第二端接地，所述开关管Q2的控制端连接所述主控单元的第二输出端，所述开关管Q2的第一端连接24V电源，所述开关管Q2的第二端连接所述阀门线圈L1的第一端。

4.根据权利要求3所述的工业仪表控制系统，其特征在于，还包括两路电路结构相同的驱动电路，任一所述驱动电路包括电阻R3、运放U1和电阻R4，所述电阻R3的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述运放U1的同相输入端连接Vref参考电压，所述运放U1的输出端通过所述电阻R4连接9V电源，所述运放U1的输出端连接所述开关管Q1的控制端。

5.根据权利要求4所述的工业仪表控制系统，其特征在于，任一所述驱动电路还包括电阻R1、电阻R2和光耦U2，所述电阻R1的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻R1的第二端连接所述光耦U2的第一输入端，所述光耦U2的第二输入端接地，所述光耦U2的第一输出端通过所述电阻R2连接5V电源，所述光耦U2的第一输出端连接所述电阻R3的第一端，所述光耦U2的第二输出端接地。