热工控制仪表课设(最终)

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1、内蒙古工业大学课程设计说明书引言热电阻温度变送器有输入回路、反馈回路、放大器、稳压源等部分构成。偏差报警单元在控制系统的偏差超出给定范围时，发出报警信号。报警信号有继电器的触点输出，可以用来接通报警灯、报警电铃等回路，也可以间接得驱动执行机构，采取必要的紧急措施它与热电阻温度变送器的相结合是这个系统的难点。需要让温度的微弱变化在的误差范围准内许通过报警器显示出来。14内蒙古工业大学课程设计说明书第一章热电阻温度变送器量程单元1.1热电阻温度变送器为便于分析，将量程单元和放大单元中的运算放大器联系起来画于图2-42。热电阻温度变送器的整机线

2、路见图1.1.1。图1.1.1中为热电阻，r1、r2、r3为其引线电阻，VZ101～VZ104为限压元件。两端的电压随被测温度t而变，此电压送至运算放大器IC1的输入端。零点调整、迁移以及量程调整电路与上述两种变送器基本相同。热电阻温度变送器也具有线性化电路，但这一电路是置于输入回路之中。此外，变送器还设置了热电阻的引线补偿电路，以消除引线电阻对测量的影响。下面对这两种电路分别加以讨论。图1-1热电阻温度变送气量程单元电路原理图1.2线性化原理及电路分析热电阻线性化电路原理如图1.2.1所示。图中为基准电压。的输出电流流经所产生的电压通过

3、电阻加到14内蒙古工业大学课程设计说明书的同相输入端，构成一个正反馈电路。现把看成理想运算放大器，即偏置电流为零，，由图1.1.1可得(1-1)(1-2)由上两式可求得流过热电阻的电流和热电阻两端的电压分别为(1-3)(1-4)(1-5)如果＜1，即＜，则由式(1—3)可以看出，当随被测温度的升高而增大时，将增大。而且从式1.1.1可知，的增加量也将随被测温度的升高而增大，即和只t之间呈下凹形函数关系。因此，只要恰当的选择元件变量，就可以得到和之间的直线函数关系。图1-2线性化电路原理图1.3引线电阻补偿电路为消除引线电阻的影响，热电阻采

4、用三导线接法。三根引线的阻值要求为r1＝r2＝r3＝1Ω 。由电阻R23,R24,r2所构成的文路为引线电阻补偿电路。若不考虑此电路，则热电阻回路所产生的电压信导为(1-6)14内蒙古工业大学课程设计说明书此式表明,若不考虑引线电阻的补偿，则两引线电阻的压降将会造成测量误差。当存在引线电阻补偿电路时，将有电流通过电阻r2和r3。调整R24，使Ir＝It，则流过r3的两电流大小相等而方向相反，因而电阻r3上水产生压降。在r1上的压降Itr和Ir在r2上的压降分别通过电阻R30、R31，和R29引至的反相端，由于这两压降大小相等而极性相反．并

5、且设计时取R29＝R30+R31，因此引线rl上的压降将被引线r2上的压降所抵消。由此可见，三导线连接的引线补偿电路可以消除热电阻引线的影响。应当说明，上述结论是在电流Ir＝It的条件下得到的。由于流过热电阻的电流不是一个常数，因此If＝It只能在测温范围内某一点上成立，即引线补偿电路只能在这一点上全补偿。一般取变送器量程上限一点进行全补偿，就是说使补偿电路的Ir等于变送器量程上限时的It。14内蒙古工业大学课程设计说明书第二章放大单元的工作原理2.1功率放大电路功率放大器线路如图2.1.1所示，由复合管、VT2及其射极电阻、隔离变压器T

6、o等元件组成。它由直流—交流—直流变换器输出的交流方波电压供电，因而不仅具有放大作用，而且具有调制作用，以便通过隔离变压器传递信号。作用：将运算放大器输出的电压信号转换成具有一定负载能力的电流信号，同时，通过隔离变压器实现隔离输出。图2-1功率放大器原理图在方波电压的前半个周期，二极管导通，VD2截止，由输入信号产生电流；在后半个周期内，二极管VD2导通，截止，从而产生电流由于和轮流通过隔离变压器To的两个绕组，于是在铁芯中产生交变磁通，这个交变磁通使的副边产生交变电流，从而实现了隔离输出。采用复合管是为了提高强人阻抗，减少线性集成电路的

7、功耗。引入射极电阻，一方面是为了稳定功率放大器的工作状态，另一方面为了从两端取出反馈电压。由于只阻值为50，故当流过的电流为4—20mA(其值与输出电流相等)时，反馈电压信号为0.2～1V，此电压送至量程单元，经过线性电阻网络或经过线性化环节反馈送到运算放大器的输入端，以实现整机负反馈。14内蒙古工业大学课程设计说明书2.2隔离输出为了避免输出、输入之间有直接电的联系，在功率放大器与输出回路之间采用隔离变压器To来传递信号。To-实为电流互感器，交流比为1：1所以输出电流等于功放电路复合管集电极电流。图2-2隔离输出电路图隔离输出电路如图

8、2.2.1所示。副边电流经过桥式整流和由、组成的阻容滤波器滤波，得到4—20mA的直流输出电流，在阻值为250Ώ的电阻上的压降(1～5V)作为变送器输出电压信号。稳压管的作用在于当电流输出回路