傳感器技術(shù)已日趨成熟,液位變送器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。雖然傳感器制造技術(shù)在飛速發(fā)展,但傳感器輸出的信號還存在一些問題,如溫漂問題,各種傳感器都存在零點(diǎn)和靈敏度溫漂,必須減小漂移來滿足檢測和控制的精度要求;各種傳感器還都存在非線性問題,因此需要對傳感器輸出的信號要進(jìn)行線性化;大部分傳感器的輸出信號都比較小,尤其是金屬膜傳感器輸出的信號更小,必須放大并使輸出信號標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計變送器信號調(diào)理電路可以解決上述問題。
在變送器的開發(fā)應(yīng)用中,常常會遇到所需的變送器的輸出與已有的變送器的輸出不同,或用戶已有的變送器的輸出不能滿足新的需求,這就需要改變變送器原來的輸出。為了滿足多種客戶的需求,就需有多種輸出的變送器。例如：作為二型表,標(biāo)準(zhǔn)輸出多為0～10mA, 或0～10V,而目前應(yīng)用的三型表,卻是4～20mA或1～5V的,它們之間如何變換,是我們必須解決的問題。
1 變送器信號調(diào)理電路的設(shè)計
1.1 溫度漂移的處理
傳感器的溫度漂移可分為零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂移。零點(diǎn)溫漂即傳感器不受壓時的輸出由溫度變化引起的漂移,在傳感器的應(yīng)用中,經(jīng)常用恒流供電,零點(diǎn)及其溫漂的補(bǔ)償方法可用電阻串并聯(lián)法。恒流供電橋路的傳感器。其中R的網(wǎng)路中Rt為溫度系數(shù)與靈敏度溫漂同向的熱敏電阻,Rs、Rp、Rz為溫度系數(shù)可忽略的電阻,用來調(diào)整Rt的溫度系數(shù)。經(jīng)上述零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償?shù)膫鞲衅鞯妮敵鲂盘柤纯梢暈樵谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)與溫度變化無關(guān)。
1.2 放大及非線性的處理
任何力敏傳感器的非線性都有大小、正負(fù)之分,信號的處理和傳輸時要進(jìn)行線性化處理,使zui后得到的信號與液位成線性關(guān)系。線性化電路就是根據(jù)非線性的大小和正負(fù)來設(shè)計的,線性化可以在信號處理的不同階段來進(jìn)行,有的在模擬信號階段進(jìn)行,有的在數(shù)字信號階段進(jìn)行。對于一般應(yīng)用要求的精度,在適當(dāng)?shù)牧砍谭秶鷥?nèi),使用簡單的正負(fù)反饋的修正就足夠了;小量程的傳感器應(yīng)用到大量程中,非線性會增大,有時用簡單的正負(fù)反饋修正進(jìn)行線性化比較困難,使用數(shù)字線性化方法,也可以采用多點(diǎn)修正方法。對于輸出信號很小,甚至只有幾mV的傳感器在制作4～20mA液位變送器時,可以使用性能優(yōu)良的儀表放大器,如INA118,對溫度補(bǔ)償、線性化、放大以及輸出全面考慮,設(shè)計出滿足需求的液位變送器電路。
2 變送器輸出的變換
2.1 4～20mA變換為0～5V
利用OP295放大器的變換電路。OP295為雙運(yùn)放電路,噪聲低,精度高,可輸入和輸出正負(fù)信號。單電源工作3～36V,低失調(diào)電壓300μV,高開環(huán)增益1000V/mV,每個放大器的電源電流zui大為150μA,輸出電流±18mA,工作溫度-40～125℃。是一種很好的放大器。
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