求用電流環(huán)發(fā)生器設計PT100熱電阻變送器的電路

時間：2022/3/22閱讀：308

變送器在線路結(jié)構(gòu)上分為量程單元和放大單元兩個部分，其中放大單元是通用的，而量程單元，則隨品種、測量范圍的不同而不同。

熱電阻二線制變送器的設計

1、信號采集電路

熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化而變化的特性測量溫度, 常用的有鉑電阻Pt100、Pt10銅電阻Cu50、Cu100等。其阻值與溫度關(guān)系可通過分度號表查詢。

2、一級放大電路和線性化調(diào)整電路

　　該電路功能之一是把采集到的微弱信號放大,在本級電路中采取了差動放大。同時，與該放大電路連接在一起的還有一個正反饋非線性調(diào)整電路，它的主要功能是對熱電阻與溫度電阻間的非線性進行修正,保證放大器的輸出電壓被測溫度成線性關(guān)系。

　　R7、R8、R9以及LM124構(gòu)成了放大電路。對于該局部電路，輸入信號來自采集到的信號V和V￠，輸入信號分別各自經(jīng)過R7、R8進入LM124的組運算放大器, 得到輸出電壓V1 （在這里沒考慮非線性調(diào)整電路即反饋回路R6對電路輸入的影響）。

V1=V￠+ R9 (V-V￠)/R8此外，在該電路中還有一個非常重要的部分，那就是線性化調(diào)節(jié)電路，即本電路中的R6。對于線性化調(diào)節(jié)的過程以及原理，我們可以用圖3加以解釋。

則實際輸出：由于熱電阻線性較好, 經(jīng)計算調(diào)校本電路中R6=8.2kΩ，熱電阻非線性修正可以達到千分之二的精度。

3、調(diào)零、電源平衡及二級放大電路

對零點進行調(diào)節(jié)的電路，實質(zhì)上就是調(diào)節(jié)本級放大電壓輸出的大小, 保證在信號源零度（R5=100Ω, 級放大器輸出為零）時整個回路電流I1=4mA。它由R10、R16、R13、W1組成，實質(zhì)上就是在本級電壓輸入正端疊加一個調(diào)零電壓，使不足4mA的靜態(tài)工作電流達到4mA。此外，在該電路中，還有一個部分，那就是減小電源波動對電路輸出的影響，即電路中的R15,它可以抑制電源波動帶來的影響。當外界電壓源發(fā)生較大的波動時(或負載電阻RL變化)，電路靜態(tài)工作電流會發(fā)生微小變化,我們可以利用R15來穩(wěn)定輸出電流。其工作原理一方面是電源增大帶來靜態(tài)電流增加, 另一方面電源的增大通過R15加到本級放大器的負端起到減法作用, 使本級輸出電壓下降, 選擇合適的R15阻值, 可以保證電源在允許范圍內(nèi)波動時輸出電流的穩(wěn)定。R17決定二級放大倍數(shù)。

4、調(diào)滿電路和V/I轉(zhuǎn)換電路

調(diào)滿電路是由R18、R20、W2組成的對上一級電壓輸出V2分壓構(gòu)成。通過對W2的調(diào)節(jié)，使得最后輸出（信號源輸入時整個電路的輸出）達到要求的輸出結(jié)果V(W2中間抽頭電壓)。R21、R22、R23、R24、R25及運放組成一個V/I轉(zhuǎn)換電路, 由于R22、R23、R24均為200kΩ的大電阻，R25為100Ω的小電阻，整個電路電流輸出I2≈V/R25。R26是一個負載電阻。

2、電阻計算的VB界面設計

根據(jù)要求，對于該界面，它應集成了檢測電路類型選擇、電阻計算、具體電路圖查看、電阻阻值顯示（混和電路原理圖）等功能。當我們在選擇了所需檢測電路類型時，單擊確定后，在我們的主體窗口中就可以將各個需計算的電阻顯示出來，同時，為了更加清晰的顯示各電阻之間的關(guān)系以及所計算電阻在電路中的位置，我們還要同時顯示出電路原理圖，把算出的電阻值顯示在原理圖上電阻的相應位置。主體窗口中的熱電阻、熱電偶二線制變送器電路的查看，主要是提供一個全面的設計電路原理圖，藉以顯示在桌面上，同時消除因為顯示電阻值而使電路線路不清楚的影響。界面的主體窗口如下：

(1)電路類型選擇設計

在類型中，我們有各種分度的二線制變送器。為此選擇ComboBox命令來建立下拉式選擇菜單，在該命令的List-list中輸入所需各種類型，然后對該下拉菜單進行命名，比如CboOk。此外在主體程序中進行相應的鏈接。部分鏈接顯示如下：

If CboOk.Text="請選擇類型"Then MsgBox"必須選擇所需要的類型"

If CboOk.Text= "Pt100(0~500度)"Then......

它的功能主要是通過對類型的控制來選擇所需要的計算。

(2)電阻阻值顯示（混和電路原理圖）設計

A、對于在主體窗口中的電阻值的顯示，可以采用TextBox命令來對計算出來的阻值進行顯示，由于要有相應的電阻符號（R1或者其它電阻符號），還要采用Lable命令，來顯示相應的電阻符號。在對電阻進行計算時，可以采取如下的方式（假設選擇的是Pt100二線制變送器，計算某一電阻R9公式已知，計算R9的程序如下）：

If CboOk.Text = "Pt100(0-500度)" Then

Label7(4).Visible = False

Label7(3).Visible = True

Text2.Text = (Val(Text1(0).Text) * 100 - 2.5 * 2.809) / (2.5 * 0.1809)

式中Text2.Text即表示我們所求的R9，(Val(Text1(0).Text)則表示我們的未知值，或者是已知的需要帶入本式計算的值。Label7(3) Visible、Label7(4)Visible是指我們第三個、第四個計算輸出的電阻值，在熱電阻變送器中，我們的規(guī)定它們的單位為kΩ，而在熱電偶變送器中，我們規(guī)定的單位為歐，為此，在需要顯示以kW為單位的電阻值時，我們需要隱藏以W為單位的電阻值。

B、對于同時顯示的電路圖以及顯示在電路中的電阻值，我們必須新建一個窗體Form2以及Form3，同時還要設定一個數(shù)據(jù)傳輸模塊，藉以從Form1中把計算出的電阻傳輸?shù)紽orm2以及Form3的電路原理圖中顯示。新建窗體或者模塊，可以在VB的程序編寫界面的工程條中選取新建窗體或者新建模塊命令。在模塊中，我們可以任意設定變量，但前提是必須與Form1主體程序中的變量一致。

C、Form2、Form3設計思路*一樣，只是在顯示熱電阻電路時，熱電偶電路不顯示，在顯示熱電偶電路時，熱電阻電路不顯示。這是我們需要利用 Form2.Show Form3.Hide語句來屏蔽 Form3或者Form2的顯示。由于我們有單獨的電路顯示，為此，當只需要查看電路圖而不需要顯示電阻值或者那個Lable框時，也需要對在電路圖中幾個Lable顯示框進行屏蔽。

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