專利名稱：一種可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種兩線制壓力傳感器變送器，特別是一種具有數(shù)字校準(zhǔn)功能的的壓力傳感器變送器。
背景技術(shù)：
傳感器變送器是電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里技術(shù)進(jìn)步日新月異快速發(fā)展的一個領(lǐng)域，為達(dá)到對壓力傳感器微小信號輸出進(jìn)行放大處理，同時達(dá)到把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用4mA 20mA電流信號，壓力傳感器變送器電路歷經(jīng)了從分立元件搭建到使用集成電路，再到使用可編程的模數(shù)混合型專用集成電路，以及包括使用微處理器參與處理在內(nèi)的各階段多種電路構(gòu)造形式。所有應(yīng)用電路設(shè)計的要點(diǎn)在于，在恰當(dāng)實(shí)現(xiàn)功能的前提下，追求簡潔可靠至上。在采用分立元件搭建或采用早期一些專用集成電路實(shí)現(xiàn)電路功能時期，既要求對傳感器小信號實(shí)施可控放大，又要同時實(shí)現(xiàn)對變送輸出信號進(jìn)行簡單易行的校準(zhǔn)標(biāo)定，設(shè)計能實(shí)現(xiàn)如上要求的壓力傳感器變送器電路比較復(fù)雜，比如需要額外在生產(chǎn)過程中更換相關(guān)一些電阻來實(shí)現(xiàn)有限的校準(zhǔn)功能，或者通過調(diào)整相關(guān)電位器等方法來實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行模擬方式的零點(diǎn)和滿度校準(zhǔn)。由此來說，傳感器變送器的電路設(shè)計還不夠簡潔可靠。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，采用相對傳統(tǒng)電路大大簡化的元器件組成，對壓力傳感器微小信號輸出進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)把個體離散性的壓力傳感器輸出電壓調(diào)理成兩線制標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格電流輸出，同時達(dá)到對變送器進(jìn)行有效的數(shù)字化校準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計方案:一種可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，包括有一壓力傳感器及一組輸出接線端子；其還具有:一信號調(diào)理電路、一提供給壓力傳感器激勵電源的傳感器供電電路、一用于存儲數(shù)字校準(zhǔn)信息的存儲電路、一用于調(diào)節(jié)電流零點(diǎn)的調(diào)零電路、一電流環(huán)電路和一組編程端口；所述傳感器供電電路的輸入端與信號調(diào)理電路的一控制輸出端相連，該傳感器供電電路的輸出端接壓力傳感器的電源輸入端；所述壓力傳感器的信號輸出端接回到信號調(diào)理電路的信號輸入端；所述存儲電路的輸出端接信號調(diào)理電路的輸入端；所述信號調(diào)理電路的一輸出端與調(diào)零電路輸出端并接后與電流環(huán)電路的輸入端相連；所述的電流環(huán)電路輸出的穩(wěn)壓輸出電源分別供給信號調(diào)理電路、傳感器供電電路、存儲電路和調(diào)零電路作電源；所述一組編程端子具有電源正、電源負(fù)和編程線3個端子，該組編程線端子與信號調(diào)理電路的輸入端連接；優(yōu)選的，電源正端子通過一只防反接的二極管與信號調(diào)理電路的電源正端相連，電源負(fù)端子接地，編程線端子直接連接到信號調(diào)理電路的編程引腳上。所述的一組輸出接線端子與電流環(huán)電路輸出端相連。所述可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器中，所述存儲電路中置有預(yù)存儲的用于校準(zhǔn)變送器輸出的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的存儲器。所述可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器的存儲器為EEPROM存儲器。所述可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器的傳感器供電電路由一運(yùn)算放大器及一組電阻網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成。所述可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器的調(diào)零電路由一接成電壓跟隨器的運(yùn)算放大器及一組分壓電位器構(gòu)成。所述的一組輸出接線端子應(yīng)是采用具備供電和電流輸出功能的兩線制輸出端子。伴隨世界領(lǐng)先集成電路生產(chǎn)廠商研發(fā)出來先進(jìn)的專用集成電路的普及應(yīng)用，壓力傳感器變送器電路設(shè)計的簡潔可靠的需求終于可以實(shí)現(xiàn)了。本實(shí)用新型就是采用具有可編程性的專用的集成電路應(yīng)用解決方案，配合適當(dāng)?shù)耐鈬娐反罱?，簡單高效又可靠的?shí)現(xiàn)了一種兩線制電流型可數(shù)字校準(zhǔn)的壓力傳感器變送器的設(shè)計。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:首先大大簡化了傳統(tǒng)電路的元器件組成，結(jié)構(gòu)簡單，工作高效又可靠。

圖1為本實(shí)用新型可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器組成原理示意框圖。圖2為本實(shí)用新型一具體實(shí)施例的電路原理圖。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器主要包括有一壓力傳感器8、一信號調(diào)理電路1、一提供給壓力傳感器激勵電源的傳感器供電電路4、一用于存儲數(shù)字校準(zhǔn)信息的存儲電路3、一用于調(diào)節(jié)電流零點(diǎn)的調(diào)零電路5、一電流環(huán)電路2、一組編程端子7及一組輸出接線端子6。所述的信號調(diào)理電路I輸出連接到傳感器供電電路4，由此控制傳感器供電電路4供給壓力傳感器8的電流；壓力傳感器8的輸出再接回給信號調(diào)理電路I ;信號調(diào)理電路I依據(jù)與之連接的存儲器3中存放的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，把最終的結(jié)果輸出與用于調(diào)節(jié)電流零點(diǎn)的調(diào)零電路5的輸出疊加，之后一同輸入到電流環(huán)電路2的輸入端，電流環(huán)電路2把該輸入信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用4mA 20mA電流信號，以電流形式輸出到供電及輸出端子6上。所述的用于調(diào)節(jié)電流零點(diǎn)的調(diào)零電路5可以是由一接成電壓跟隨器的運(yùn)算放大器及一接成分壓器的電位器組成，電位器的兩端跨接于電流環(huán)電路2的一個穩(wěn)壓輸出點(diǎn)和電源地之間，電位器的中間分壓抽頭接電壓跟隨器的輸入端。所述的編程端子7用于編程寫入數(shù)據(jù)，其包括有電源正、電源負(fù)、編程線端子(編程數(shù)字號輸入)共3個端子。一優(yōu)選方案是，該編程端子7的電源正端子可通過一只防電壓反接的二極管9連接到信號調(diào)理電路I的電源正引腳上。圖2所示為本實(shí)用新型一個具體實(shí)施例的電路原理圖:信號調(diào)理電路I采用型號為PGA309的集成芯片U3，該U3的第13、14引腳接存儲器3第6、5引腳；信號調(diào)理電路I的U3第I引腳接分壓電阻Rl的一端，Rl的另一端與分壓電阻R2的一端連接后接到集成雙運(yùn)算放大器U2A的第3引腳；R2另一引腳接電源地；U2A的第2引腳與采樣電阻R3 —端連接后與傳感器Hl電源負(fù)端子S-相連；U2A的第I引腳與傳感器Hl電源正端子S+相連；傳感器Hl輸出端的0+、0-引腳接信號調(diào)理電路I的U3第4、5引腳；信號調(diào)理電路I的U3第4引腳還與電容C4、C5的一端相連；信號調(diào)理電路I的U3第5引腳還與電容C6、C4的一端相連；電容C6、C5的另一端相接后連接到地；信號調(diào)理電路I的U3第6、7引腳短接后分別與C7、電阻R5的一引腳相連，C7的另一引腳與信號調(diào)理電路I的U3第8腳相連；電阻R5的另一引腳與電阻R4—引腳相連后接到電流環(huán)電路2的輸入端第2引腳；電阻R4的另一引腳與接成電壓跟隨器的U2B的第6、7引腳；U2B的第5引腳接分壓電位器RW2的中間抽頭；分壓電位器RW2的一端接電流環(huán)電路2的U4第I引腳，分壓電位器RW2的另一端接地；電流環(huán)電路2采用型號為XTR116的集成芯片U4，其另一穩(wěn)壓輸出第8引腳作為各分支電路電源正端子，分別接到:信號調(diào)理電路I的U3第3、10引腳，存儲器3第8引腳，雙運(yùn)算放大器的第8引腳，防電源反接的編程二極管的負(fù)引腳端，以及電容Cl、C3、CS的一個引腳上；電流環(huán)電路2的電源的輸出端子引腳3分別接到:信號調(diào)理電路I的U3第2、9、11、15引腳，存儲器3第1、2、3、4、7引腳，雙運(yùn)算放大器的第4引腳，以及電容Cl、C3、CS的另一個引腳上；電流環(huán)電路2的第7引腳接電阻R6、R7、電容C9的一端；電阻R6的另一端接二極管D2的負(fù)極；電容C9的另一端接雙向穩(wěn)壓管VD3的一端，同時還接到保險電阻RF2 —端和電流環(huán)電路2的第4引腳；二極管D2的正極同時接保險電阻RFl —端和雙向穩(wěn)壓管的另一端；保險電阻RFl另一端同時接供電及輸出端子6的正電源端子Pl和電容Cll 一端；保險電阻RF2另一端同時接供電及輸出端子6的負(fù)電源端子P3和電容C12—端；電容C11、C12的另一端相接后接變送器外殼地；電流環(huán)電路2的第6引腳接三極管VT2的基極；電流環(huán)電路2的第5引腳接三極管VT2的發(fā)射極。這樣，在供電及輸出端子6的正、負(fù)電源端子輸入供電電壓后，在內(nèi)部固化有特定時序程序的信號調(diào)理電路I的控制下，上述的變送器就可以把壓力傳感器輸出的小信號電壓轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的4mA 20mA電流信號輸出，并能依據(jù)可改寫的存儲器3中存放的數(shù)據(jù)對傳感器的零點(diǎn)和滿度進(jìn)行可重復(fù)性校準(zhǔn)。綜上所述，本實(shí)用新型可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器是采用一種具有可編程性的專用的集成電路應(yīng)用方案，把可控制電壓信號放大倍數(shù)和修正零點(diǎn)輸出的一系列數(shù)據(jù)寫入到與信號調(diào)理電路相連的EEPROM存儲電路中后，依據(jù)該數(shù)據(jù)，調(diào)理電路啟動工作后在其內(nèi)部固化的特定時序程序控制下，實(shí)現(xiàn)把個體差異化的壓力傳感器輸出電壓調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格電壓信號輸出，該輸出信號再與用于調(diào)節(jié)電流零點(diǎn)的調(diào)零電路輸出疊加后，一同輸入到電流環(huán)電路的輸入端，從而控制電流環(huán)電路輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4mA 20mA電流信號。同時還要滿足該變送器工作于兩線制，即供電電源和電流輸出加一起只采用兩根接線。以上所述的實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想及特點(diǎn)，相對詳細(xì)的說明部分只是眾多實(shí)施方法中的一種，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能以本實(shí)施例來限定本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，比如根據(jù)該原理圖對個別元器件作的等效變換應(yīng)用(比如把雙運(yùn)算放大器拆分成兩個單運(yùn)算放大器)等等，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，包括有一壓力傳感器及一組輸出接線端子；其特征在于還具有:一信號調(diào)理電路、一提供給壓力傳感器激勵電源的傳感器供電電路、一用于存儲數(shù)字校準(zhǔn)信息的存儲電路、一用于調(diào)節(jié)電流零點(diǎn)的調(diào)零電路、一電流環(huán)電路和一組編程端口； 所述傳感器供電電路的輸入端與信號調(diào)理電路的一控制輸出端相連，該傳感器供電電路的輸出端接壓力傳感器的電源輸入端； 所述壓力傳感器的信號輸出端接回到信號調(diào)理電路的信號輸入端； 所述存儲電路的輸出端接信號調(diào)理電路的輸入端； 所述信號調(diào)理電路的一輸出端與調(diào)零電路輸出端并接后再與電流環(huán)電路的輸入端相連； 所述的電流環(huán)電路輸出的穩(wěn)壓輸出電源分別供給信號調(diào)理電路、傳感器供電電路、存儲電路和調(diào)零電路作電源； 所述一組編程端子具有電源正、電源負(fù)和編程線3個端子，該組編程線端子與信號調(diào)理電路的編程輸入端連接； 所述的一組輸出接線端子與電流環(huán)電路輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，其特征在于:所述存儲電路中置有預(yù)存儲的用于校準(zhǔn)變送器輸出的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，其特征在于:所述的存儲器為EEPROM存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，其特征在于:所述的傳感器供電電路由一運(yùn)算放大器及一組電阻網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，其特征在于:所述的調(diào)零電路由一接成電壓跟隨器的運(yùn)算放大器及一組分壓電位器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，其特征在于:所述編程端子中，電源正端子通過一只防反接的二極管與信號調(diào)理電路的電源正端相連，電源負(fù)端子接地，編程線端子直接連接到信號調(diào)理電路的編程引腳上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，其特征在于:所述一組輸出接線端子采用具備供電和電流輸出功能的兩線制輸出端子。
專利摘要一種可數(shù)字校準(zhǔn)的兩線制壓力傳感器變送器，包括一壓力傳感器、一組輸出接線端子，還具有一傳感器供電電路，其輸入端與一信號調(diào)理電路的控制輸出端相連，其輸出端接壓力傳感器的電源輸入端，壓力傳感器的信號輸出端接回到信號調(diào)理電路的信號輸入端；一存儲電路，其輸出端接信號調(diào)理電路的輸入端，該信號調(diào)理電路的一輸出端與一調(diào)零電路輸出端并接后再與一電流環(huán)電路的輸入端相連；電流環(huán)電路輸出的穩(wěn)壓輸出電源分別供給信號調(diào)理電路、傳感器供電電路、存儲電路和調(diào)零電路作電源；編程線端子與信號調(diào)理電路的輸入端連接。其采用相對簡化電路即可實(shí)現(xiàn)把個體離散性的壓力傳感器輸出電壓調(diào)理成兩線制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電流輸出，同時可進(jìn)行有效數(shù)字化校準(zhǔn)。
文檔編號G01L1/00GK203011584SQ201320028220
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者張赫 申請人:北京瑞普恩德斯豪斯儀表有限公司