变送器的设计与实现

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1、电子产品设计制作与故障诊断学习情境2：变送器的设计与实现《电子产品设计制作与故障诊断》课程建设组2010年2月第一版18学习情境2：变送器的设计与实现2.1学习目标掌握模拟信号的基本变换方法。掌握使用集成运算放大器将uA级温度传感器信号转换为0-5V的标准信号的设计思路和电路调试方法。2.2工作任务2.2.1工作任务名称AD592温度传感器信号变送电路的设计与实现。2.2.2工作任务背景变送器是将传感器测得的各种工艺信号（温度、压力、流量、液位等）转换成标准信号的设备，广泛应用于各种工业测控系统中。（1）学员已完成学习情境1的教学内容要求（2

2、）学员已基本掌握电源电路的设计、电路板制作与调试的基本方法。（3）学员已掌握万用表及电路板制作相关工具的使用方法。（4）学员已初步理解基本运算放大电路的原理。（5）完成本情境学习任务，为学习情境6、7、8做准备。2.2.3AD592温度变送器技术标准（1）供电12VDC（2）变送器输入温度范围：0-100摄氏度（3）变送器输出电压范围：0-5VDC（4）精度等级：0.5级（5）负载阻抗：>1MΩ（6）限制条件：0V≤输出电压≤5V2.2.4所需设备、工具及材料（1）稳压电源（型号：）、万用表、焊台、工具（2）材料：温度传感器AD592、电位器

3、、电解电容、稳压管、电阻、二极管、集成运算放大器、面包板等。2.3任务知识点2.3.1什么是传感器国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。2.3.2传感器的作用　　人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在

4、研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长。18在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此传感器是现代化生产的基础。目前工业上常用的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器、物位传感器、成分传感器等。3.2传感器的输出信号类型以输出信号为标准可将传感器分为：　　模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。　　数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出

5、信号。　　准数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。　　开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。2.3.3为何要对传感器输出信号进行调理和转换模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。通常，传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。调理就是放大、缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。然后，ADC对模拟信号进行数字化，并

6、把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。2.3.4什么是变送器变送器的作用：将各种工艺信号（温度、压力、流量、液位等）转换成标准信号。例如：将压力信号转变为标准信号的设备叫做压力变送器；将温度信号转变为标准信号的设备叫做温度变送器等等。通常情况下，在工业应用中，变送器是指传感器和信号调理转换电路的总成。压力变送器18温度变送器温度传感器信号调理和转换电路的功能可归纳为以下三个主要方面：（1）滤波•消除、抑制干扰（2）变换•电流→电压•电抗→电压•电抗→频率→电压（3）标准化•平移使输出信号过0•放大弱电压转换为0~5V或

7、4~20mA•整形将频率输出转换为脉冲信号2.3.5温度传感器有哪些种类（1）集成温度传感器AD592•供电：+4V~+30V•温度系数：1uA/K•0℃输出：273.2uA•工作温度：-25℃~+105℃•非线性误差：0.1℃~0.5℃•重复误差：±0.1℃18•时飘：±0.1℃/月AD592输出量为随温度变化的电流，抗干扰能力强，信号调理电路容易实现。（2）铂电阻温度传感器PT100•供电：无源•温度系数：近似0.003851/℃•0℃输出：100Ω•工作温度：-200℃~+650℃•响应时间：2S~30S（与结构有关）铂金属性能非常稳定

8、，制成的温度传感器重复性和长期稳定性非常好，工作温度范围很宽。铂电阻的温度—电阻关系是由一多项式确定的近似线性关系，通常通过查分度表获得温度值。铂电阻的阻值需要用电