儀器僅化工自動化及儀，2004 8系列溫度變送器的設(shè)計與實現(xiàn)孫海北華大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林吉林132021器的軟件設(shè)計及設(shè)計技巧1引言3系列智能溫度變送器是自動化儀變送單元中的主要產(chǎn)站，是以單片機作為控制電路的核心。再配合外圍電路構(gòu)成的全電子新型智能溫度變送儀氣體液體蒸汽等介質(zhì)的溫度進行檢測；同時可對毫伏信號進行測量。該溫度變送器的測量型號以及上下限測量范圍可由用戶設(shè)定，檢測的溫度或毫伏被轉(zhuǎn)換成5或42，1信號輸出，如和調(diào)節(jié)器執(zhí)行機構(gòu)等儀配合，可實現(xiàn)溫度的自動調(diào)貧。該溫度變送器具有毫伏變送器熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的全部功能。
2工作原理采用肘0351中的8031單片機，外接32反外部程序存器⑴，沖數(shù)據(jù)存貯器江階幻分別用于存刺記程，分度號和設(shè)記切也它根據(jù)所設(shè)定參數(shù)來確定儀測量范1的限和工作狀態(tài)。
變送器采用熱電偶或熱電阻檢測現(xiàn)場溫度，采用集成溫度傳感器檢測熱電偶冷端溫度，冷端溫度變換摸擬兒關(guān)，單片機控制迎迫的迎斷。以波分，選通，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理，單機以查詢方式采氧和故障自診斷等，并將輸出數(shù)據(jù)通過光電耦合器送入0從轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)同時隔離輸出15和4 20raAfgio3硬件電路設(shè)計單片機核心電路。
兄127256和，2816及譯碼屯路稂成。隸屬8031的單片機系統(tǒng)的典型應(yīng)用，在此不再多述。
溫度變送器處理的熱屯偶和熱電叭信4采用旦流源的范圍是3740.，于典型放人器如521或1620對小倍號進行放大測量，但價格很高，限制了儀放大器的使用，對于范圍變化較大如熱屯偶的信號從負(fù)幾十毫伏到兒十帝伏，小心必須先用較高級的放大器進行放大衍數(shù)的第次放大。然后再根據(jù)不同信號采用不同的放大倍數(shù)進行第次放大，最后采用抗干擾能力較強的雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器將小信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這樣使用了多個器件，既增加了成本，也降低了可靠性。
鍵盤與顯I冷端補償信號熱電偶，模電壓電流轉(zhuǎn)，1黽壓電壓轉(zhuǎn)疼1開關(guān)電源I因此智能溫度變送器的關(guān)鍵技術(shù)是小信號采樣，而小1采樣的關(guān)鍵在于1轉(zhuǎn)換器。經(jīng)多次針對性實驗，選用了種內(nèi)置程控放大器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器17715，它采用過采樣技術(shù)把史多的里化噪聲壓縮到基本頻帶外的高頻區(qū)，然后經(jīng)數(shù)字濾波器去除大部分玷化噪音這樣既提高了分辨率又使總的噪比大火提高1具有積分式勾反化工自動化及儀饋式人，的雙重優(yōu)點，由于它是在電何平頓轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上改進的，取消了電荷平衡式V器中較復(fù)雜的單穩(wěn)定時電路，而用比宅，觸發(fā)器代替，對精密元件的要求降低。同雙積分人0，黃饕謊，源，8扇啪哂，又由于它是個連續(xù)轉(zhuǎn)換的閉環(huán)系統(tǒng)，對3路的某些元件的要求低于雙積分人口0轉(zhuǎn)換人07715是人077益系列芯片中的16轉(zhuǎn)換器，也是采用1技術(shù)的人0的代1內(nèi)置的程控放大器1232128種，益有測量信號可從30mV2.5V，0.001線性差動輸入線串行接口緩沖輸入速度可編程等特點，正因為如此，人07715特別適用于配接熱電阻和熱電偶的溫度變，號測量。人07715在具體使用時要采用32IT數(shù)及50出或602的更新速度，并且印屆上的小倍號通路要嚴(yán)格采用屏蔽和大量接士1術(shù)等才能得到理想的采樣效果冷端補償選用普通的溫度傳感器人，590，它的最大優(yōu)點是以模擬量的方式處理，而比采用數(shù)字式溫度傳感器至少節(jié)約兩根口線，再加上冷端溫度絕大多數(shù)場合是室溫，而在此溫度范圍內(nèi)，人，590的線性較好，也不必采用復(fù)雜的校正電路。實驗證明效果較好，完全能夠滿足精度要求，冷端溫度可以通過采集只3的電壓后算出。
鍵盤和顯電路由鎖存器373和2個75452驅(qū)動器組成，為了節(jié)省口線，鍵盤和顯電路的部分口線分時使用，鍵盤由個普通小按鍵盤組成，顯由個共陰極小數(shù)碼管組成。鍵盤和顯電路只是在分度號和測量范圍的設(shè)定以及零點和量程校準(zhǔn)時使用，另外當(dāng)熱偶開路或熱阻短路時，可同時在數(shù)碼管上顯故障代碼，以提醒操作者及時排除故障。
轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號和時鐘信號經(jīng)由高速光電隔離器6犯37送到并行至串行轉(zhuǎn)換器7禮3164后，在經(jīng)12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器0入0210送出模擬信號，電壓至電流轉(zhuǎn)換采用3電路，電壓至電壓轉(zhuǎn)換采用運放轉(zhuǎn)換輸出。
圍是15，為電壓電流轉(zhuǎn)換后的電流輸出。設(shè)極管的放大倍數(shù)較大，則集電極電流與發(fā)射極電流近似相等，即流過屯阻只28的電流與流過電；1L只27的電流近似相等，再設(shè)所使用的運放均為理想運算放人器。則運放輸入端不吸電流。而乜運放的正反相端的電位相等，則流過只29的電流即為輸出電流，尺28和犯9上的電壓相等，由此可導(dǎo)出i28i=R29Ia則斤轉(zhuǎn)換位模數(shù)，它選擇。具5的非Iyili制接法，經(jīng)安全柵處理過的信號進入端子，恒流由插座，1的2端注入，23和1端組成線制。
熱電偶采用兩線制接法，父丹的2端和1端分別為正負(fù)端，冷端補償采用專用的溫度傳感器入0590補償信號由多路模擬開關(guān)4051的，3端引入。只4是個很大的電阻如，在正常情況下對于熱偶信號的采樣影響可以不計，但熱偶開路時則會產(chǎn)生很大的電壓，肯定超出測量范圍，因此很容易被檢測出來。而對于熱電阻的短路，則不必增加新硬件，因為常用的熱電阻在其測量范圍內(nèi)沒有電阻是零的時候，因此熱阻短路也很容易測出。中5和06為20+的陶瓷屯界，010和6為10沖鉭電容。其余電界均為0.17的獨心電界；1和2均為5.1左右的保護性穩(wěn)壓管。人，780為人，7715提供精準(zhǔn)穩(wěn)定的2.5，參考電壓；2為2.45761的晶振；只3是100，的精密線繞電阻，1.2尸1.7以及，3.4均為8031的線。和9組成濾波電路=班智能溫度變送器采樣部分原理。56當(dāng)在15之間變化時，在42，1之間變化，即實現(xiàn)了電壓到電流的轉(zhuǎn)換。電路中似7玨28和汜9均為精密電阻，14為保護性極管，為了提高電流輸出的帶載能力，其穩(wěn)壓值最好在3，左右，看門狗電路。
看門狗電路由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7423和阻容屯路組成。14的1.1來定時觸發(fā)，使其單穩(wěn)態(tài)不結(jié)束，如果程序不能正常運行，則單穩(wěn)態(tài)結(jié)束，同時使單片機復(fù)位。
安全柵電路。
安傘柵電路采用極眢和特制速融斷保險絲構(gòu)成并單獨制成塊電路板，由于安全柵是為本質(zhì)安全溫度變送器而設(shè)計，因此非本質(zhì)安全性溫變不加此電路模塊。
4軟件設(shè)計溫度變送器的軟件設(shè)計是配合硬件并按設(shè)計要求而編寫的匯編程序，總流程框4.由于要處理大類型信號即毫伏信號熱電偶信號和熱電阻信號，因此將種信號分別指定為，只，1只和02.種代碼。竹能，變送器軟件主要投塊如下。
鍵盤和參數(shù)設(shè)定處理模塊。
此模塊處理分度號及測量范圍的設(shè)定和修改，如果分度號及測量范圍設(shè)定不合理，則不予接受，需重新設(shè)定。
零點和量程的處理模塊。
零點和量程的處理模塊是本研制后期加入造成零點的偏移和最大量程的誤差均有可能，有時會造成超差。假設(shè)儀的輸出電壓為廣義為本次測量溫度，則有7牟中以占+輸出上附+輸出下限。，知出下限令點+量程上限量程下限，本次測量溫度量程下限=+7適當(dāng)修正火和5就可以改變輸出，而且修正零點時必須加入該分度號的量程下限零點的標(biāo)準(zhǔn)信號，修正量程時，要在輸入端加入滿量程的標(biāo)準(zhǔn)信號，而且零點和量程要兼顧，必須經(jīng)過幾個回合的修正才能達(dá)到要求。這種調(diào)整般情況下不要進行，因為出廠時己調(diào)整完畢，只有在使用定時間后需要檢修或重新標(biāo)定時再使用。
系統(tǒng)采用16位進制數(shù)據(jù)，其中采樣數(shù)據(jù)為雙字節(jié)十六進制整數(shù)。分度數(shù)據(jù)范128.00+ 127.990即小數(shù)點在第字節(jié)與第字節(jié)中間。溫度存儲也是雙字節(jié)，小數(shù)點在1.5字節(jié)處。
過程管理柞序及分度存放在，127256中，分度號及測量溫度范圍存放在0肘2816中分度不是程序，但卻存放在程序存儲器中，并且以每度為個字的十六進制。它占據(jù)了程序存儲器的半空間。其中5，瓦根熱電偶及，000熱電阻的分度的數(shù)據(jù)足采1990年國際標(biāo)準(zhǔn)，50及00熱電阻的分度均采用近期的國際標(biāo)準(zhǔn)。各個分度號的使用范圍均為常用范圍，般均能滿足大多數(shù)用戶的要求，如用戶有特殊要求可按用戶要求進行設(shè)計，修定分度。
由于入的信心以小信閃此數(shù)字濾波必不可少，而且要采用多種數(shù)字濾波的復(fù)合形式，階慣性濾波和防脈沖干擾均濾波在此喪的研制中都取得了較好的濾波效果。
晷除了硬件的看門狗電路外，在程序的處理上采用抗子擾標(biāo)記，每段義鍵的權(quán)序是軟件正常運行必經(jīng)之處，正常執(zhí)行到該處時，就記下個標(biāo)記，在程序執(zhí)行到要輸出結(jié)果時，全面檢查這些標(biāo)記，如果都存在，則此次結(jié)果正常輸出，否則計下出錯的次數(shù)并保持上次輸出，如果錯誤嚴(yán)重，則強行重新運行，這種抗干擾措施在具體應(yīng)用中取得了預(yù)想熱肌和熱偶故障處理，在程序的每個運行周期，都要檢查熱偶是否開路和熱阻是否短路，如果熱偶開路則在數(shù)碼管上顯10，同時保持上次輸出值；如果是熱阻短路，數(shù)碼管上顯20，同時保持上次輸出值。
5結(jié)論按上述方法研制的3系列溫度變送器的精度達(dá)到2級，在化工企業(yè)應(yīng)用時完全達(dá)到了原設(shè)計要求，文中設(shè)計方法適用于化工自動化中的小信號測以及溫度測量。幾有進步推廣的價位。
簡訊更名啟事從浙江中控科技集團有限公司浙大中控專來消息㈨從⑷起毒團旗下的浙江浙大中控技術(shù)有限公司正式更名為浙江中控技術(shù)股份有限公司。
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