专利名称：用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热电偶信号调理电路，特别是指一种工业过程自动化控制终端设备，将现场温度仪表热电偶传来的信号调理成标准信号用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，特别适合于石化、给排水、电力、冶金等领域的工业过程自动化控制终端设备进行现场温度测量，并将温度仪表热电偶信号转换为4～20mA电流信号传给模拟量输入电路，完成温度信号的测量。
背景技术：
目前，在我国应用于工业自动化领域控制设备中将温度仪表热电偶调理成标准信号的电路，采用多级运放处理信号，不但元器件数量多，而且需要正负电源。其不足之处是适应环境能力差，测量温度范围固定，测量精度不高，不能根据现场实际情况进行选择，给实际操作带来很大不便。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提出的一种用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，它具有一路输入，将现场的温度热电偶传感器传来的信号调理成标准的4～20mA的信号，通过跳线可以设定四种不同类型的热电偶输入，测量精度高，更适于根据实际情况进行选择，方便了实际操作。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到一种用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，该电路由XTR105转换芯片U1、差动运算放大器U2、温度补偿二极管、三极管、调零电位器、调满度电路以及测量温度范围选择电路组成，其电路的具体连接构成如下XTR105转换芯片U1的管腿V+接入电源VCC，管腿I0接入显示仪器RL，在电源输入V+和标准电流输出I0之间并联一个电容C1，管腿V+端接入三极管Q1的集电极和电源VCC，三极管Q1的基极接XTR105转换芯片的管腿B，三极管的发射极接XTR105转换芯片的管腿E，转换芯片的管腿Ir1通过电阻R2接到跳线端E、J、K、T，通过跳线接入并联的电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端，同时转换芯片的管腿Ir1通过温度二极管CR1接电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端，电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端通过电位器Wz接管腿Ir2和热电偶的负端，热电偶的正端接入差动运算放大器U2正输入端3腿，其负输入端2腿通过电阻R1与负输入端6腿相连，在差动放大器U2的负输入端2、6腿与输出端1、7之间各接入一个反馈电阻Rf1、Rf2，其输出端1、7分别接入XTR105转换芯片U1的Vin+与Vin-管腿，运算放大器U2正输入端5腿接到跳线端E、J、K、T，XTR105转换芯片U1的Vreg管腿接入差动运放器U2的V+端，为U2提供电源；差动运放器U2的V-端接入XTR105转换芯片的Iret管，电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端与调零电位器Wz的连接点通过Rcm、C2并联组成的阻容滤波器接入XTR105转换芯片的Iret管腿，XTR105转换芯片的两个管腿Rg接由四个电阻RgE、RgJ、RgK、RgT并联后再和电位器Wg串联组成的调满度电路的两端。
本实用新型相比现有技术具有如下优点该用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，主要是在XTR105转换芯片的Ir1管腿处接入了四组跳线，可通过不同的跳线方式，可根据现场实际要求，来设定四种不同类型热电偶输入；该电路已经制成了模块，安装方便快捷；由于电路设计考虑了电压适用范围及测量精度，可工作在13.5V～36V，测量精度在满量程时均为±5‰。
图1.用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路图。
具体实施方式
请参考图1用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路图，该电路由XTR105转换芯片、差动运算放大器、温度补偿二极管、三极管、调零电位器、调满度电路以及测量温度范围选择电路组成。
四种不同类型的热电偶通过跳线与一组电阻连接，通过改变跳线位置可设定四种不同类型热电偶的输入范围；XTR105转换芯片U1的Ir1及Ir2两个管腿为恒流源，分别接在电位器Wz和热电偶串联电路的两端，提供0.8mA电流驱动；XTR105转换芯片U1管腿Ir1通过一个分压电阻R2接入这组电阻跳线端和差动运算放大器U2的5腿(正输入端)，同时又通过一个二极管CR1接入这组电阻的非跳线端，在这组电阻的非跳线端还接入一电位器Wz用于电流调零。热电偶的正端接入差动运算放大器U2有3腿(正输入端)，其2腿(负输入端)通过电阻R1与U2的6腿(负输入端)相连，在差动放大器U2的负输入端与输出端之间各接入一个反馈电阻Rf1、Rf2，其输出端分别接入XTR105转换芯片U1的Vin+与Vin-管腿；XTR105转换芯片U1的Vreg管腿接入差动运放器U2的V+端，为U2提供电源；差动运放器U2的V-端接入XTR105转换芯片U1的Iret管腿；热电偶与调零电位器的连接点通过Rcm、C2并联组成的阻容滤波电路接入XTR105转换芯片U1的Iret管腿；XTR105的两个管腿Rg接入由电位器Wg、四个电阻RgE、RgJ、RgK、RgT组成的调满度电路，通过改变跳线位置可设定四种不同热电偶输入范围所对应的调满度电阻。该电路由电源VCC提供电源，电源电压范围是13.5V～36V，XTR105转换芯片U1的管腿V+接入电源VCC，管腿I0为标准输出电流，可接入相应的测试显示仪器RL；在电源输入和标准电流输出之间并联一个电容C1，用于过滤电源干扰电平；管腿V+端接入三极管的集电极，三极管的作用是提高标准输出电流的能力，三极管的基极接XTR105转换芯片的管腿B，三极管的发射极接XTR105转换芯片的管腿E。XTR105转换芯片的管腿Ir1和Ir2为恒流源，出来两路电流为0.8mA分别驱动热电偶、电位器Wz、差动运算放大器，XTR105转换芯片的放大器输出端测量出热电偶和电阻R2之间的不同电压值。电位器Wz能调节使最低测量温度达到4mA时的输出来校正XTR105转换芯片的电压和参考电流的匹配。两个管腿Rg连接的调满度电路就是在测量最高温度时保证其输出为20mA。电阻Rcm提供了一个附加的压降使XTR105转换芯片的输入接近于它们通常模式下的输入范围。电阻Rcm并联了一个电容C2以使通常模式下的干扰降到最低。电阻RE、RJ、RK、RT除了具有线性修正的作用，还可通过不同的跳线方式设置不同的热电偶输入范围。
该用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，将一路热电偶信号转换为4-20mA标准电流信号，通过跳线可以设定四种不同热电偶输入范围。
下表列出热电偶类型及其测量范围
该用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，已制成模块，本厂编号和名称为E302热电偶温度调理模块，现说明如下E302热电偶温度调理模块外形尺寸为(长)216mm×(宽)54mm×(高)44mm采用C型盒封装，安装在7.5mm×35mm的DIN导轨上，连接到系统I/OBUS总线上。
E302热电偶信号调理模块提供了一路热电偶信号转换，热电偶为三线制热电偶。输出为4～20mA的标准电流信号。其测量范围在出厂时被设置。在接线时应注意信号线的顺序。模块使用接线端子与外围电路连接，推荐使用22～12AWG的标准电线。
现说明该E302热电偶信号调理模块应用实例，现以ECHO锅炉干度控制仪为例，说明E302热电偶信号调理模块的控制过程及作用，E302温度调理模块是一种应用于油田高压直流式蒸汽锅炉的干度控制仪，其主要目的是通过调节变频器来调节水量或通过电气转换器来调节火量，从而达到调节干度值的目的，它由主控模块、数字量输入/输出模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、热电阻调理模块、E302热电偶调理模块等组成。
现场的中点温度通过热电偶传感器经过E302温度调理模块将其信号调理成4～20mA的标准信号，并将此信号传输给模拟量输入模块，信号再以数据流方式通过I/OBUS总线传输到主控制器，从而完成温度信号测量，由于E302温度调理模块可通过跳线设定四种不同热电偶输入范围，应用灵活，测量精度高，使主控制器对各温度输入量的数据可实时进行数据采集，处理和储存，提高了整个系统的可靠性。
现场应用表明，E302温度调理模块具有结构简单、可靠性高、调试方便、测温范围广、精度高、传输距离远、应用灵活等特点，并可应用于-40℃～70℃的环境温度。适用于野外恶劣的工业现场环境。
权利要求1.一种用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路，其特征在于该电路由XTR105转换芯片U1、差动运算放大器U2、温度补偿二极管、三极管、调零电位器、调满度电路以及测量温度范围选择电路组成，其电路的具体连接构成如下XTR105转换芯片U1的管腿V+接入电源VCC，管腿I0接入显示仪器RL，在电源输入V+和标准电流输出I0之间并联一个电容C1，管腿V+端接入三极管Q1的集电极和电源VCC，三极管Q1的基极接XTR105转换芯片的管腿B，三极管的发射极接XTR105转换芯片的管腿E，转换芯片的管腿Ir1通过电阻R2接到跳线端E、J、K、T，通过跳线接入并联的电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端，同时转换芯片的管腿Ir1通过温度二极管CR1接电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端，电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端通过电位器Wz接管腿Ir2和热电偶的负端，热电偶的正端接入差动运算放大器U2正输入端3腿，其负输入端2腿通过电阻R1与负输入端6腿相连，在差动放大器U2的负输入端2、6腿与输出端1、7之间各接入一个反馈电阻Rf1、Rf2，其输出端1、7分别接入XTR105转换芯片U1的Vin+与Vin-管腿，运算放大器U2正输入端5腿接到跳线端E、J、K、T，XTR105转换芯片U1的Vreg管腿接入差动运放器U2的V+端，为U2提供电源；差动运放器U2的V-端接入XTR105转换芯片的Iret管，电阻RE、RJ、RK、RT的非跳线端与调零电位器Wz的连接点通过Rcm、C2并联组成的阻容滤波器接入XTR105转换芯片的Iret管腿，XTR105转换芯片的两个管腿Rg接由四个电阻RgE、RgJ、RgK、RgT并联后再和电位器Wg串联组成的调满度电路的两端。
专利摘要本实用新型涉及一种用于自动化控制终端的热电偶信号调理电路。由XTR105转换芯片、差动运算放大器、温度补偿二极管、三极管、调零电位器、调满度电路以及测量温度范围选择电路组成，XTR105转换芯片的管腿V+接电源VCC，管腿I
文档编号G01K7/14GK2574030SQ02282270
公开日2003年9月17日 申请日期2002年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者俞凌, 庄贵林 申请人:北京安控科技发展有限公司