仪表与装置 第03章变送器-3.ppt

1、1,3.2.3. 扩散硅式差压变送器,构成框图：,扩散硅压阻传感器,前置 放大器,调零电路,VI转换,P,US,U01,UZ,IO,检测部分,电磁放大部分,2,整机电路图, +,RETURN,3,测量部分扩散硅压阻传感器,把被测差压P成比例地转换为不平衡电压US,1.负压室 2.正压室 3.硅杯 4.引线 5.硅片,4,测量部分惠斯顿电桥,不受压时：Ri1Ri2Ri3Ri4R,5,测量部分电压转换,受压时：Ri1Ri4r1 Ri2Ri3r2,受压时，流经2桥臂的电流始终相等,6,传感器供电电路,为传感器提供恒定的桥路工作电流,设：稳压管VZ1提供的电压为UZ1,UTUZ1 UFUT 流经R4的

2、电流为： IUZ1/R4 I即为流经电桥的工作电流IS,7,前置放大器,求解过程：,把传感器输出的毫伏信号US放大成Uo1,回放,系数K可以通过W1进行调整,8,V/I转换器,把U01转换成420mA的输出IO 零点调整 输出限幅功能,回放,9,回放,10,回放,11,输出限幅,由于VT3的存在，R19上的电压不能高于基极发射极的导通电压,回放,12,数字式差压变送器,3051C差压变送器,1151数字式差压变送器,数字式（智能式）差压变送器种类较多，结构各异，但总体结构式相同的。,ST3000差压变送器,结构示意图回放,Rosemount,SUPCON,Honeywell,13,ST3000

3、、3051C、1151数字式差压变送器都是采用HART通信方式进行通信的,HART简介回放,14,ST3000差压变送器,传感器三组件（差压、温度和静压）,差压传感器扩散硅压阻传感器,差压 传感器,温度 传感器,静压 传感器,多 路 转 换,A/D,CPU,D/A,数字IO,ROM,RAM,EPROM,Hart信号,15,差压传感器主传感器，测量差压 温度、静压传感器辅助传感器，用于补偿，以提高测量精度 RAM存储变送器的各种参数 EPROM存储着与RAM同样的数据。当仪表掉电时，数据被保存，当仪表来电时，EPROM中的数据自动传递到RAM中，不须后备电池 变送器设置通过数字设定器设置，如：仪

4、表的量程、编号、零点调整、量程调整、阻尼时间,16,3051C差压变送器,17,3051C差压变送器： 1.传感器电容式压力传感器 2.采用专用传感器(ASIC)和贴片技术(SMT) 3.温度传感器用以补偿热效应带来的误差 4.CPU完成对输入信号的线性化、温度补偿、数字通信、自诊断等处理后得到一个与被测差压对应的420mA直流电流信号和数字信号，作为变送器的输出。 5.数据设定器用于对变送器进行组态，或读取变送器的输出数据。,18,1151数字式差压变送器,传感器,AD7715,CPU,WDT,AD421,HT2012,P,1151智能式差压变送器是在模拟的电容式差压变送器基础上， 结合HA

5、RT通信技术开发的一种智能式变送器， 具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位转换和有关变送器信息的存储等功能，同时又可传输420mADC电流信号， 特别适用于工业企业对模拟式1151差压变送器的数字化改造。 其原理框图如下：,19,传感器部分,RETURN,1.传感器采用电容式差压传感器 2.将输入差压转换成02.5V左右的电压信号 。 3.变送器的正常工作电流必须等于或小于3.5mA 4.传感器部分工作电流为0.8mA左右 。,20,AD7715,1.AD7715是美国ADI公司生产的16位模数转换器。它具有0.0015的非线性、片内可编程增益放大器、差动输入、三线串行接口、缓冲输入、输

6、出更新速度可编程等特点。 2.特别适用于智能式变送器 3.带有模拟前置放大器的A/D转换芯片采用-转换技术，实现16位的高精度模数转换 。 4.不太适用多路信号频繁切换的场合，只有在一路信号每周期的使用，而其它路信号不常用的情况下可以使用。 5.在低速采样应用中，AD7715的性能最佳。当采用60Hz或60Hz以下的更新速度进行采样时，AD7715对50Hz的工频有抑制作用，采样的效果很好，但当更新速度大于60Hz时，采出码将出现波动，效果变差，这时可以在读数据时采用滑动平均值数字滤波，使效果得以改善，即加入所谓的后置滤波器。 6. AD7715在小信号的采样中得到很好的应用，在热偶、热电阻测

7、温的应用方面也取得了令人满意的效果。,21,-转换技术,-调制器包含1个差分放大器、1个积分器、1个比较器以及1个由1bit DAC（1个简单的开关，可以将差分放大器的反相输入接到正或负参考电压）构成的反馈环。 反馈DAC的作用是使积分器的平均输出电压接近于比较器的参考电平。 调制器输出中“1”的密度将正比于输入信号，如果输入电压上升，比较器必须产生更多数量的“1”，反之亦然。 积分器用来对误差电压求和，对于输入信号表现为一个低通滤波器，而对于量化噪声则表现为高通滤波。这样，大部分量化噪声就被推向更高的频段。如果对噪声成形后的-调制器输出进行数字滤波，将有可能移走比简单过采样中更多的噪声。,2

8、2,AD7715是以原理工作的16位模数转换器 采用单一5V(AD77155)或3V(AD77153)电源供电 可用最少数量的口线与单片机或微处理器相接 适用于单通道低速小信号采样的应用场合。,RETURN,23,CPU,AT89S8252微处理器 ，它与MCS-51兼容。 2. 8K bytes的Flash ROM、2K bytes的EEPROM、256 bytes的RAM、32个 I/O口线、两个DPTR、3个16位定时/计数器、1个全双工串行口、可编程看门狗、在片振荡器和时钟电路等。 3. CPU采用3V供电，工作频率1.8432MHz。 4. CPU采取间断工作方式 1/5时间工作、4

9、/5时间休眠，以降低CPU功耗,RETURN,24,HART通信部分,实现HART协议物理层的硬件电路,RETURN,25,AD421及电压调整电路,具体的电路框图和引脚功能参见P.88,26,AD421的作用：, 将CPU输入的数字信号转换为420mA直流电流作为整机的输出,将通信部分输入的数字信号叠加在420mA直流电流上一起输出,与场效应管VT1等组成电压调整电路,三极管VT2起分流作用，以减少流过场效应管VT1的电流,作用：,RETURN,27,WDT监控电路,MAX6304ESA复位电路,CPU正常工作时WDO输出为高电平，对CPU的工作没有影响,CPU受外界干扰不能正常工作时 WDO输出将变为低电平，使CPU产生不可屏蔽的中断，将正在处理的数据进行保护；同时经过一段等待时间之后，输出RESET信号对CPU进行复位，使CPU重新进入正常工作,电源故障端PFI经过分压电阻R1、R2接供电源UCC，当电源