干簧式液位变送器的 改型开发及应用.doc

干簧式液位变送模块的改型开发及应用倪海华江苏中润氟化学科技有限公司，江苏省如东县，226400摘要：随着电子及元器件的日新月异，以高集成度为主体的各类检测仪表的电子电路也越来越先进，越来越集成化，液位远传模块同样经历着这个过程，但由于其市场价格偏低，因此，一些高档集成电路用在这种场合显得大材小用，结果导致运用干簧电阻链为主体的远传模块一直停留在老式的温变模块的改型产品，本文重点阐述XTR105系列为主的老一代模块和经AM462等为主的新一代变送模块之间的设计简述，分别分析各自的优缺点，为产品的生产与售后减负增效。关键词：液位、电子、远传模块、仪表运用液位仪表发展到今天，其类目繁多，运用也是各式各样，有电容式、超声波式、雷达式、振动式、核子射线式、电磁式、电浮筒式、浮球式、重力式、弹簧式、磁耦合式、压力式、差压式、红外式、激光式、射频导纳式、磁致伸缩式及老式的直读式液位仪表（如玻璃管式、玻璃板式、磁性翻柱式、石英管式、视镜式、浮子钢带式等）。本文只讨论其中的一种，即磁性液位计配套产品干簧电阻链远传模块。在90年代，由于此类产品基本都是进口，价格较高，使用场合较少。经过10多年的演变，由于其材质和环境的适应性好，被广泛引用于大多数的化工生产装置中，用来测量液位，同时其捆绑的远传也由于价格的一再下降，被越来越多的用户和设计单位采纳，使一台仪表即可现场显示，又可远程变送与DCS系统融合，使他从原来直读式仪表中升级到新式液位仪表行列中，当然其主要归功于远传模块这一领域。要谈远传模块的设计，本文先解释一下此模块的应用方式及原理：图中，线路板将电阻与干簧管按一定规则连接，当外磁场作用于干簧管时，其对应的电阻值就会变化，其变化规律如同滑动变阻器，当磁场从一端移到另一端时，电阻值从最小值向最大值变化（可相反），而模块的作用就是将这个电阻变化量，转换为420mA的标准模拟信号输出至DCS或现场二次仪表由此看出，模块在整个环节起着，供电、转换、输出等关键性作用。模块的设计原理：除去最原始的纯元件电路设计，在后期市场上利用XTR105来作为主要集成电路，将差分电路运用于电阻链，变送为420mA输出。如下图：由于XTR105主要用于压力传感器、热电阻等典型的桥式电阻模式，运用在干簧电阻链中会出现一个不可避免的情况：那就是其阻值是限定在一个范围之中。当阻值太大时会超出电路中的电位器量程，放大比例达不到20mA，阻值太小时，也同样降不到20mA。此时，只能改变电路中固定电阻的阻值来实现。而作为干簧电阻链式的远传，其阻值是变化不定的，比如1米长的远传，阻值为1K，则10米的为10K（实际中最长生产过15K）。并且生产厂家采用不同阻值的电阻无法统一规定。因此，电阻选得太小，太灵敏，误差大；电阻选得太大，量程又不够。所以如果采用XTR105的电路，则只有两个办法可解决通用性问题：1、 定制模块（启东南化仪表公司采用的方法）：根据用户液位计的长度更换线路板电阻，定制不同量程的模块，以适应不同量程的需要。缺点：所备产品库存量较多，由于外形一样，也容易拿错装错；同时，如果现场损坏要求维修时，则必须要求用户提供详细的订货信息，如果非本公司产品，则需要拆开测量电阻值，方可对应提供模块进行更换、维修，且需要有专业人员到场服务。2、 定制传感器（上海自动化仪表五厂采用方法）：根据不同的量程，计算出不同阻值的电阻，使总电阻在XTR电路的调节范围内，以达到通用的目的。缺点：需要备用各种阻值的电阻，且每次均要计算阻值，因电阻体积较小，加工时极易拿错或混用，若100个里混入一个其它电阻的话，则会影响测量，且查点维修特别累，需一个个检查排查，费时费力费财；同样，在维修时需携带各种各样的电阻去现场维修，因现场空间的局限性，给维修增加了难度。同时，由于液位计的安装形式有顶装与底装之分，其零位有时要求在上面有时要求在下面，采用XTR系列的电路，在现场如果有要求改变位置的话，必须拆下传感器进行焊接方能实现。在现场更改的难度较大，因此要求用户在订货前就要确定安装方式。现场安装后一般不予更改。分析：在生产过程中，如果有较好的企业管理，以上方法也是可以正常进行的，但有一点不可忽略：那就是产品的售后服务。如今的市场是服务型市场，谁服务好谁就主导市场，而产品的现场维修服务至关重要，经上情况均未考虑后期维修的复杂性，同时也忽略了维修成本，因此采用新型集成芯片AMX系列，则可以解决以上诸多问题。AMX原理运用：模块电路特性如下：输 入 电 源：15VDC36VDC，推荐24VDC， 可设计为无极性输入推荐电阻范围：02.5K至0100K任意 传感器电阻值：10100欧母，推荐100欧母输 出 信 号：420mA、204mA、15VDC、51VDC使用环境温度：80度使用环境温度：70% 首先，此变送器可以适用于顶装及底装式两种工况，而不需要更换任何东西，只要将两根线对调即可实现。用户可根据自己的要求在420mA与204mA之间任意更改，若在回路中串有250欧电阻，也可实现15V或51V输出。 其次，变送模块适用于全量程的电阻范围（见技术参数），而不需要对变送器内部元件经行更换，保证模块的通用性、统一性、易更换性。减少用户的库存备货总类与成本及售后服务。再者，对于传感器部分，也只需要一种规格的电阻（推荐4050欧母）即可满足所有量程的液位变送需求。例如：一般磁性液位计的测量范围为0.5米至10米，最多也就15米，我们按50欧一个单位电阻，1米100个电阻计算，其总阻值的变化范围为2.5K欧至75K欧，根据技术参数提供的数据，它在1K100K的范围内，所以，只需一个电阻规格即可。总结：此模块彻底解决稳定性问题、通用性问题，在稳定性与通用性兼备的同时，为配套产品的生产及维修、售后服务带来极大的方便，维修人员只需带一个规格的电阻与模块即可，减少查找故障的难度和时间，降低维修成本及安全风险。同时，采用贴片元件，将电路缩小到一个小容器内，用环氧树脂灌封，即可使模块在强腐蚀环境下和高温环境下（100）运行，大大延长模块使用寿命。参考文献：1贴片元器件代