一种带有自校准功能的变送器及电流环路的制作方法

1.本发明属于电流环路的技术领域，尤其涉及一种带有自校准功能的变送器及电流环路。


背景技术：

2.电流型两线制变送器，如压力变送器等，供电电源通常为直流24v，其输出信号为(4-20)ma电流。这样，直流电源与变送器之间，即构成了可以传输信号的电流环路，如图1所示。
3.4-20ma电流由变送器调制输出，通过直流电源后又返回变送器，所以称之为电流环路。
4.这种电流环路的设计形式存在固有缺陷，其一是变送器在出厂前需要预先标定输出电流值，使其精度能够满足使用要求；其二是变送器在使用过程中，电流信号的误差会因为各种原因而变大，为了消除误差，需要不定期校准变送器。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种带有自校准功能的变送器及电流环路，通过变送器的内置校准电路及其算法，免去变送器的生产标定过程，并使得变送器的输出电流与出厂时保持一致，避免其电流误差在使用过程中增大。
6.为解决上述问题，本发明的技术方案为：
7.一种带有自校准功能的变送器，包括：
8.内置校准电路，所述内置校准电路包括dac电路、adc电路及v/i转换电路；
9.所述dac电路接收前端传感器给定的数字码值，输出0.5v～2.0v的电压信号至所述v/i转换电路；
10.所述v/i转换电路将所述电压信号转换为4ma～20ma的电流信号输出至外部；
11.所述adc电路实时检测所述dac电路输出的电压信号，根据预设算法，动态调整所述电压信号的大小，校准所述电压信号。
12.根据本发明一实施例，所述dac电路与所述adc电路构成负反馈系统。
13.根据本发明一实施例，所述v/i转换电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、电容、第三电阻及第四电阻；
14.所述第一电阻的一端连接所述dac电路的输出端，另一端连接所述运算放大器的正输入端；
15.所述第二电阻的一端连接所述运算放大器的正输入端，另一端连接变送器的电流输入端；
16.所述电容连接所述运算放大器的正电压端与地；
17.所述第三电阻的一端连接所述运算放大器的输出端，另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地；所述第三电阻与所述第四电阻的公共端通过一mos管连
接变送器的电流输出端。
18.一种带有自校准功能的电流环路，包括：
19.本发明一实施例中的带有自校准功能的变送器，及直流电源；
20.所述变送器输出电流信号，所述电流信号流经所述直流电源后返回所述变送器，构成电流环路。
21.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
22.本发明一实施例中的带有自校准功能的电流环路，针对现有的电流环路需要变送器在出厂前需要预先标定输出电流值及变送器在使用过程中因电流误差大而需要不定期校准的问题，通过通过变送器的内置校准电路及其算法，免去变送器的生产标定过程，并使得变送器的输出电流与出厂时保持一致，避免其电流误差在使用过程中增大。其中，内置校准电路包括dac电路、adc电路及v/i转换电路，dac电路接收前端传感器给定的数字码值，输出0.5v～2.0v的电压信号至v/i转换电路；v/i转换电路将该电压信号转换为4ma～20ma的电流信号输出；adc电路实时检测dac电路输出的电压信号，根据预设算法，动态调整电压信号的大小，对电压信号进行实时校准。
附图说明
23.图1为本发明现有的中的电流环路的示意图；
24.图2为本发明一实施例中的内置校准电路图；
25.图3为本发明一实施例中的负反馈系统示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种带有自校准功能的变送器及电流环路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
27.本实施例针对现有的电流环路需要变送器在出厂前需要预先标定输出电流值及变送器在使用过程中因电流误差大而需要不定期校准的问题，提供了一种带有自校准功能的变送器及电流环路，通过通过变送器的内置校准电路及其算法，免去变送器的生产标定过程，并使得变送器的输出电流与出厂时保持一致，避免其电流误差在使用过程中增大。
28.该带有自校准功能的变送器包括内置校准电路，该内置校准电路包括dac电路、adc电路及v/i转换电路；其中，dac电路接收前端传感器给定的数字码值，输出0.5v～2.0v的电压信号至v/i转换电路；v/i转换电路将所述电压信号转换为4ma～20ma的电流信号输出至外部(环路)；adc电路实时检测dac电路输出的电压信号，根据预设算法，动态调整电压信号的大小，对电压信号进行校准。
29.具体的，请参看图2，图中标号loop+、loop-，与外置的两线直流电源共同构成了电流环路。在电流环路中，变送器的输出电流由loop+流出，流入两线直流电源，再从loop-还回。
30.变送器的内置校准电路包括u15、u20、u29及其周边的电阻、电容，其中，u15为dac芯片(即dac电路)，采用sgm5351-16型号。u29为adc芯片(即adc电路)，采用ms5193t型号。u20(运算放大器)及其周边的rj1/rj2/c45/r44/r43器件，共同构成了v/i转换器。从图中可
以看出，rj1一端连接dac电路的输出端，另一端连接u20的正输入端；rj2的一端连接u20的正输入端，另一端连接变送器的电流输入端loop-；c45连接u20的正电压端与地；r44的一端连接u20的输出端，另一端连接r43的一端，r43的另一端接地；r44与r43的公共端通过一mos管连接变送器的电流输出端loop+。
31.该dac电路输出0.5v～2.0v电压信号vout，该电压信号vout通过v/i转换器转换为4ma～20ma电流，并输出到环路上。adc电路实时检测dac电路输出的电压信号vout，根据预设算法，动态调整电压信号vout的大小，对电压信号vout进行校准。
32.该电压信号vout是内置校准电路的核心，决定了变送器输出电流误差的大小。本实施例采用负反馈系统校准该电压信号vout，请参看图3。dac电路接收前端传感器给定的数字码值c，输出电压信号vout，该电压信号vout可表示为：
33.vout＝k*c+b
34.其中，k、b为系数，具有初始标定值，可进行动态调整。当adc电路检测到电压信号vout，与标定值存在偏差时，通过实时调整系数k和b，使电压信号满足既定输出。
35.当上述变送器与两线直流电源连接，构成电流环路，该电流环路就带有自校准功能，可通过上述对电压信号vout的实时校准，可使变送器无需在生产中标定电流，可消除变送器在工作过程中因环境因素导致的电流误差，避免受时飘、温飘的影响。
36.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。