1．1變送器

        在現代測控系統中，變送器是必不可少的檢側儀器。變送器的功能是將被檢測的工業(yè)過(guò)程變量(如溫度，壓力，流量，液位等)轉換成標準信號傳送給其他單元進(jìn)行顯示、控制。傳統的變送器是模擬變送器，轉換結果以模擬量形式輸出。變送器的輸出特性近似為恒流源特性，輸出4_20mA的電流信號．其中有4mA電流是為變送器提供的功耗電流，另外0—16rnA，是代表被測工業(yè)過(guò)程變量的大小。這4—20nA的電流由電源提供，在負級上產(chǎn)生壓降，檢測負載上的壓降就可以知道電流的大小，從而得到當前被測工業(yè)過(guò)程變量的大小。

 

        當前，變送器的發(fā)展趨勢是多功能化、微型化與智能化，日益趨于與單片機相結合構成自動(dòng)檢測系統。單片機對數據具有很強的處理能力，但它對非電量或模擬信號是無(wú)能為力的。變送器把非電工業(yè)過(guò)程變成電量，經(jīng)過(guò)放大處理后，再轉換成數字輸入單片機，由單片機對信號進(jìn)行分析處理，進(jìn)而發(fā)出各種命令，由執行機構產(chǎn)生相應的動(dòng)作田曰。

 

1．2智能變送器概述

        所謂智能變送器是傳感器技術(shù)與微電子技術(shù)相結合的產(chǎn)物。它是當代自動(dòng)化儀表的主要組成部分，也是當今變送器的發(fā)展方向。它是把變送器的拾取信息功能和單片機的信息處理功能結合在一起的變送器。智能變送器是將被測量信號轉換成電信號，記憶并存儲所需數據，然后對這些數據進(jìn)行解析和作統計處理，再變換成需要的數據形式輸出，得到有用的信息。

 

        由于單片機具有計算與判斷功能，故可以把需要修正的修正量保存在單片機系統的EPROM中，使得變送器的線(xiàn)性化問(wèn)題能較容易地實(shí)現。此外，還可以進(jìn)行精度補償以提高測量精度，也可以對產(chǎn)生的漂移進(jìn)行修正，還可以用跟蹤濾波法去除噪聲，提高信噪比以謀求可靠性的提高盹。美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的ST一3000型智能化變送器就是典型的代表。它是帶微處理器的兼有壓力測量和信息處理功能的變送器。同時(shí)可測差壓、靜壓和溫度三個(gè)參數。在每個(gè)變送器芯片上都同時(shí)具有專(zhuān)用的EPROM，用以存儲本變送器進(jìn)行補償的數據。這種變送器的量程極寬，量程比可達400：1，精度高達‰F．s．，穩定性好，可遠距離設定和調整量程。變送器還具有自動(dòng)診斷和自動(dòng)選擇合適量程的功能。雖然這種芯片的價(jià)格還很高昂，但可以看到，智能變送器是變送器技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

 

1．3智能變送器的功能及特點(diǎn)

        智能變送器不僅具有普通變送器的功能，它自身還能消除傳感器引起的異常值和例外值，它還具有數據處理功能，能自動(dòng)校正和自動(dòng)補償，具有記憶能力，并且能與其它變送器聯(lián)接，并能適應環(huán)境條件變化，具有判斷功能。智能變送器的輸出量數字化，很方便人機通信，不開(kāi)蓋就能對變送器進(jìn)行調整，方便、安全。智能變送器與一般變送器相比，智能變送器具有精度高，自診斷功能強，多功能，高量程比，選距離設定、調整、維修，性能價(jià)格比高等特點(diǎn)。

 

1．4現場(chǎng)總線(xiàn)概述

        現場(chǎng)總線(xiàn)一種用于智能化現場(chǎng)設備和自動(dòng)化系統的開(kāi)放式、數字化、多節點(diǎn)的通信技術(shù)�，F場(chǎng)總線(xiàn)是一種i廠(chǎng)#低層的網(wǎng)絡(luò )，是用于現場(chǎng)設備和中央控制室中控制設備間的一種全數字化、多變量、雙向，多站的系統。用數字信號取代4_20mA模擬電流信號進(jìn)行通信，使設備增加非控制信息成為可能：一些基本過(guò)程控制在現場(chǎng)就能完成，使現場(chǎng)的管理與控制相統一。

 

1．5變送器的電路結構

        變送器的真雙線(xiàn)工作模式是指變送器與遠端的供電電源之間只有一條雙線(xiàn)電纜相連，電源通過(guò)這條雙線(xiàn)電纜向變送器供電，同時(shí)變送器也通過(guò)這條電纜輸出模擬信號：源是由遠端的26V直流電壓源提供的，到了變送器內部需要轉變成正負如果變送器要輸出數字信號，則數字信號疊加在模擬信號上，也通過(guò)這條雙線(xiàn)電纜輸出。

 

        整個(gè)變送器系統的電5V的雙極性電壓供給變送器內部的芯片使用；另一方面，還要保證變送器系統內部消耗的功率不多不少必須是4mA，這樣才能保證從變送器引出的雙芯電纜上傳遞的模擬電流信號能正確代表當前的被測工業(yè)過(guò)程變量的大小。電路如圖11-1所示：

 

        由于在變送器的模擬／數字轉換環(huán)節采用了運算放大器LM324，因此需要在變送器內部提供正負5V的電壓和地信號作為其電壓源。在本設計中采用集成穩壓電源8069來(lái)實(shí)現這一要求。集成穩壓電源8069可以在50個(gè)微安電流下實(shí)現穩壓，穩壓值為1．2V。利用這一特性，可用4個(gè)8069作為一組構建5v的電壓信號。

 

        如圖1-1所示，將8個(gè)集成穩壓電源8069分為兩組串聯(lián)起來(lái)，這樣，這兩組8069被反向擊穿之后，都將電壓嵌位于4．8V(近似于5v)。那么，如果將兩組8069中點(diǎn)的電位視為零電位(即地）則在地衣組集成穩壓電源的頂端就得到了正5V的電壓信號，而在第二組集成穩壓電源的末端就得到了負5V的電壓信號。用這三個(gè)點(diǎn)的電位就可以為變送器內部的芯片提供所需的正負5V電壓源。

 

        另外，主要是利用恒壓源為變送器系統內部提供了穩定的電壓電源的特點(diǎn)，對整個(gè)變送器系統的功耗進(jìn)行補償，使整個(gè)變送器系統的功耗恒定為4mA。利用恒流源將變送器系統的總功耗電流限制為4mA的特點(diǎn)，當被測工業(yè)過(guò)程變量變化時(shí)，變送器輸出的代表被測工業(yè)過(guò)程變量的電流就改變，從而在負載上產(chǎn)生的壓降也跟著(zhù)改變，這樣，加在直流源兩端的電壓就可以隨之改變，對變化的壓降進(jìn)行補償，保證變送器內部有穩定的正負5V電壓電源。