基于铂电阻的电流变送器设计

出处：wlkkk 发布于：2012-07-10 15:09:29

　　摘要：设计从实用角度出发设计了适用于工业生产的电流变送器。即铂电阻4mA-20mA电流变送器电路，不仅能将铂电阻进行线性化处理，而且可将温度转换成与之成正比的电流信号进行远距离传输。

　　0 引言

　　电流变送器亦称电流环路能将输入信号转化为4mA~20mA的直流电流信号，输入信号也可为非电量信号。在工业现场用一个仪表放大器来完成信号调理并进行长线传输会产生以下问题：大多数情况下传感器在很恶劣嘈杂的环境中工作，测量仪器远离传感器，实际上需要的传输线很长，电压传输易受电磁干扰，且传输线的分布电阻会产生电压降？ ;电流对噪声并不敏感若以电流信号进行传输，则不易受传输线长度的影响。第二某些信号不易测量，电流信号则极易测量；第三在现场提供仪表放大器的工作电压较困难；4mA~20mA电流变送器的功能是将传感器的输出转换为工业控制系统所要求的标准电流传输给负载，提高被测信号的远距离传输能力。所以变送器在仪器、仪表和工业自动化领域中起着举足轻重的作用。

　　1 电流变送器的设计

　　1.1 设计要求及目的

　　一般来说，信号是信息的载体。而温度信号无法直接传递给电子系统，需要先用温度电流变送器把它转换为电信号，然后送到电子系统中去进一步处理。而且由于电流信号有易测量、元躁声等优点，适于远距离传输。要求：

　　1）温度变送器与PT-100联接；2）变送器的电源为24VDC,输出4mA-20mA;3）变送器的变换误差≤1%;4）变送器按两线制工作。

　　1.2 热电阻的选择

　　作为测温热电阻的金属材料应具有以下特性：电阻温度系数大，电阻率要大，热容量小；在整个测温范围内应具有稳定的物理和化学性质；电阻和温度的关系近似于线性，或为平滑的睦线；容易加工，复制性好，价格便宜。目前应用广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已作为标准测温热电阻。铂电阻的特点是高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理化学性质都非常稳定。

　　因此铂被公认为目前制造热电阻的材料。铂电阻主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛应用于温度的基准、标准的传递。铂电阻温度计是目前测温复现性的一种，它的长时间稳定的复现性可达10 K,优于其他所有温度计。铂电阻的阻值温度之间的关系，在012~85012范围内可用R =R0（1+Af+Bf ）表示，在一20012~0℃范围内则用下式表示，R =R0[1+At+Bt²+C（t-100）³].