專利名稱：用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，特別適合于天然氣和 煤氣管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、氣體檢漏系統(tǒng)、標準廠房(GMP)送風系統(tǒng)、井下通風檢測等領(lǐng)域的工業(yè) 過程自動化控制終端設備進行現(xiàn)場壓力測量，將現(xiàn)場的壓力信號采集轉(zhuǎn)換成毫伏級電信 號，并將此信號調(diào)理轉(zhuǎn)換成4 20mADC工業(yè)標準信號傳送給后續(xù)模擬量輸入電路，從而完 成壓力信號的測量。
背景技術(shù)：
目前，通用的氣體測量微差壓變送器其不足之處有壓力傳感器沒有溫度補償或補 償效果不理想，造成其環(huán)境適應能力差；當需要測量雙向壓力時，在負壓段壓力傳感器的輸 出信號為負值，由于傳統(tǒng)的集成二線制變送器芯片如XTR105、XTR106不能處理負信號，此 情況下只能對傳感器的橋路進行調(diào)整，達到變送器量程遷移的目的，而對于傳感器橋路為 閉環(huán)的情況，此調(diào)整方法勢必會對傳感器的溫度性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，從而使變送 器的整體性能變差。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足之處，提供具有寬溫度范圍補償、測量精度 高的用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器。本實用新型采用的技術(shù)方案是該用于用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，其 特征在于包括壓力傳感器、信號調(diào)理電路、引壓接頭、殼體、電纜鎖緊裝置，壓力傳感器直 接焊接在電路板上，壓力傳感器的引壓管通過硅膠管與引壓接頭相連，信號調(diào)理電路固定 在殼體內(nèi)。信號調(diào)理電路包括可調(diào)恒流源電路、滿度調(diào)節(jié)電路、儀表放大器Ul、零位調(diào)節(jié)電路 和集成v/ 轉(zhuǎn)換電路U3，可調(diào)恒流源與壓力傳感器相連，滿度調(diào)節(jié)電路和零位調(diào)節(jié)電路分 別與儀表放大器Ul相連，儀表放大器Ul與集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3相連，集成V/I轉(zhuǎn)換電路 U3 輸出 4-20mA。零位調(diào)節(jié)電路包括儀表放大器U1、運算放大器U2B、電阻R8、R9、電位器Wl，運算放 大器U2B的6、7腳短接并接儀表放大器Ul的5腳，運算放大器U2B的5腳接電位器Wl的 滑動端，電阻R8的一端接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的8腳，電阻R8的另一端接電位器Wl的一 端，電位器Wl的另一端接電阻R9，電阻R9的另一端接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的3腳?？烧{(diào)恒流源電路包括運算放大器U2A、電阻R3、R4、R5，電阻R4、R5的其中一端短 接并聯(lián)接運算放大器U2A的3腳，R4的另一端接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的1腳，R5的另一 端接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的3腳，運算放大器U2A的2腳接電阻R3，R3的另一端和運算放 大器U2A的4腳短接并接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的3腳，運算放大器U2A的8腳和儀表放大 器Ul的7腳共同接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的8腳。滿度調(diào)節(jié)電路包括電位器W2、電阻R6，電位器W2的一端和滑動端并接后接儀表放 大器Ul的1腳，儀表放大器Ul的8腳接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接電位器W2的
另一端。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器所具有的有益 效果是變送器具有較強的環(huán)境適應能力；信號調(diào)理電路采用儀表放大器加集成V/I轉(zhuǎn)換 芯片的單元電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集成二線制變送器芯片，使壓力傳感器輸出的負信號在經(jīng)過儀 表放大器放大以后，通過零位調(diào)節(jié)電路將其轉(zhuǎn)換成正值，以便供后面的集成V/I轉(zhuǎn)換電路 使用，從而避免了對壓力傳感器橋路進行調(diào)整，同時單元電路也便于調(diào)試過程中查找問題； 用運算放大器和電阻搭建成可調(diào)恒流源電路，應用更為方便；變送器供電范圍可在15V 28V之間，精度可達到0. 5 %以內(nèi)。
圖1是本實用新型用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器主視圖；圖2是圖1的底視圖；圖3是圖1的側(cè)視圖；圖4是產(chǎn)品打開上蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)主視圖；圖5是信號調(diào)理電路方框原理圖；圖6是信號調(diào)理電路原理圖。圖1-6是用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器的最佳實施例。圖1-4中1電纜 鎖緊裝置 2低壓端引壓接頭 3高壓端引壓接頭 4殼體 5螺釘掛孔 6信 號調(diào)理電路7壓力傳感器 8接線端子 9調(diào)零電位器 10調(diào)滿度電位器。 圖6中U1AD623儀表放大器U2A、U2B LM258雙運算放大器U3XTR115集成V/I轉(zhuǎn) 換電路R1-R9電阻C1-C5電容Wl調(diào)零電位器W2調(diào)滿度電位器Ql三極管Dl 二極管D2穩(wěn) 壓二極管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1-6對本實用新型的用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器做進一 步說明參照圖1-4:該氣體檢測專用微差壓壓力變送器，由壓力傳感器7、信號調(diào)理電路6、低壓引壓 接頭2、高壓引壓接頭3、殼體4、電纜鎖緊裝置1組成，壓力傳感器7直接焊接在信號調(diào)理電 路6的電路板上，壓力傳感器7的引壓管通過硅膠管與低壓引壓接頭2和高壓引壓接頭3 相連，信號調(diào)理電路6固定在殼體4內(nèi)。接線端子8、調(diào)零電位器W19、和調(diào)滿度電位器W210 固定在殼體4內(nèi)并引出殼體4外。參照圖5:信號調(diào)理電路包括可調(diào)恒流源、滿度調(diào)節(jié)電路、儀表放大器IA、零位調(diào)節(jié)電路和集 成V/I轉(zhuǎn)換電路，可調(diào)恒流源與傳感器相連，滿度調(diào)節(jié)電路和零位調(diào)節(jié)電路分別與儀表放 大器相連，儀表放大器與集成V/I轉(zhuǎn)換電路相連，集成V/I轉(zhuǎn)換電路輸出4-20mA。參照圖6:運算放大器U2A、電阻R3、R4、R5構(gòu)成恒流源電路，給壓力傳感器7供電；儀表放大 器Ul的5腳接運算放大器U2B的6、7腳、電阻R8、R9、調(diào)零電位器Wl構(gòu)成零位調(diào)節(jié)電路； 儀表放大器Ul的1、8腳接調(diào)滿度電位器W2、電阻R6構(gòu)成滿度調(diào)節(jié)電路。恒流源電路的IeXC-、IeXC+分別接壓力傳感器7的供電負、正，壓力傳感器7的輸出信號分別經(jīng)電阻Rl、R2輸入儀表放大器Ul的2、3腳，通過調(diào)零電位器Wl的調(diào)整使零位 輸出為4mA，通過調(diào)滿度電位器W2的調(diào)整使?jié)M度輸出為20mA。壓力傳感器7芯片采用具有寬溫度范圍補償0°C 60°C的高品質(zhì)進口 SM5651壓 力傳感器，將其焊在信號調(diào)理電路6的電路板上，用硅膠管將壓力傳感器7和低壓端引壓 接頭2和高壓端引壓接頭3連接起來；信號調(diào)理電路6由儀表放大器U1、運算放大器U2A、 U2B、集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3、零位調(diào)節(jié)電路、滿度調(diào)節(jié)電路、二極管D1、穩(wěn)壓二極管D2、三極管 Q1、電阻R1-R9、電容C1-C5組成，二極管Dl的陽極接電源VCC，二極管Dl的陰極接集成V/ I轉(zhuǎn)換電路U3的V+腳，集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的Itl腳接電流輸出端I0UT，在集成V/I轉(zhuǎn)換 電路U3的V+和Itl之間并聯(lián)一個電容C5和穩(wěn)壓二極管D2，穩(wěn)壓二極管D2的陽極接I0UT， 穩(wěn)壓二極管D2的陰極接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的V+腳，集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的V+腳、B、 E腳分別接三極管Ql的集電極、基極、發(fā)射極，電阻R3、R5、R9的一端與儀表放大器Ul的4 腳共同接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的IRET，電阻R3另一端接運算放大器U2A的2腳和壓力傳 感器7的供電負Iexc-，電阻R5另一端接電阻R4和運算放大器U2A的3腳，電阻R4另一端 接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的VREF，電阻R9另一端接調(diào)零電位器Wl，運算放大器U2A的1腳 接壓力傳感器7的供電正Iexc+，儀表放大器Ul的6腳通過電阻R7接集成V/I轉(zhuǎn)換電路 U3的VIN，電容C4、電阻R8和儀表放大器Ul的7腳、運算放大器U2B 8腳共同接集成V/I 轉(zhuǎn)換電路U3的VREG，電容C4另一端接I0UT，電阻R8另一端接調(diào)零電位器W1，調(diào)零電位器 Wl滑動端接運算放大器U2B的5腳，運算放大器U2B的6、7腳短接并與儀表放大器Ul的5 腳連接，電阻R6和調(diào)滿度電位器W2串聯(lián)后接在儀表放大器Ul的1、8之間，電容Cl接在儀 表放大器Ul的2腳和IOUT之間，電容C2接在儀表放大器Ul的3腳和IOUT之間，電容C3 接在儀表放大器Ul的2腳和3腳之間，壓力傳感器7的輸出負通過電阻Rl接到儀表放大 器Ul的2腳，壓力傳感器7的輸出正通過電阻R2接到儀表放大器Ul的3腳。變送器外殼 4采用鑄鋁材料，低壓端引壓接頭2和高壓端引壓接頭3采用鋁制材料。工作過程如下待測壓力通過低壓引壓接頭2和高壓引壓接頭3作用到壓力傳感器7上，變送器 通電后，信號調(diào)理電路6的運算放大器U2A、電阻R3、R4、R5構(gòu)成的恒流源電路產(chǎn)生ImADC 的電流供壓力傳感器7工作，當作用在壓力傳感器7上的壓力發(fā)生變化時，壓力傳感器7便 會輸出相應的毫伏電壓信號，此信號通過電阻Rl、R2輸入到儀表放大器Ul的輸入端，當變 送器處于零位(零壓或負壓)時，通過運算放大器U2B、電阻R8、R9、調(diào)零電位器Wl構(gòu)成的 零位調(diào)節(jié)電路調(diào)整使儀表放大器的輸出為0. 8VDC，當變送器處于滿度時，通過儀表放大器 Ul的1、8腳、調(diào)滿度電位器W2、電阻R6構(gòu)成的調(diào)滿度調(diào)節(jié)電路調(diào)整使儀表放大器Ul輸出 為4VDC，然后通過集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3將此0. 8VDC 4VDC電壓信號轉(zhuǎn)換成4 20mADC 電流信號。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式 的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同 變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實 質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保 護范圍。
權(quán)利要求用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，包括壓力傳感器、信號調(diào)理電路、引壓接頭、殼體、電纜鎖緊裝置，壓力傳感器直接焊接在電路板上，壓力傳感器的引壓管通過硅膠管與引壓接頭相連，信號調(diào)理電路固定在殼體內(nèi)，其特征在于信號調(diào)理電路包括可調(diào)恒流源電路、滿度調(diào)節(jié)電路、儀表放大器U1、零位調(diào)節(jié)電路和集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3，可調(diào)恒流源與壓力傳感器(7)相連，滿度調(diào)節(jié)電路和零位調(diào)節(jié)電路分別與儀表放大器U1相連，儀表放大器U1與集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3相連，集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3輸出4 20mA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，其特征在于零位調(diào) 節(jié)電路包括儀表放大器Ul、運算放大器U2B、電阻R8、R9、電位器Wl，運算放大器U2B的6、 7腳短接并接儀表放大器Ul的5腳，運算放大器U2B的5腳接電位器Wl的滑動端，電阻R8 的一端接集成v/ 轉(zhuǎn)換電路U3的8腳，電阻R8的另一端接電位器Wl的一端，電位器Wl的 另一端接電阻R9，電阻R9的另一端接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的3腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，其特征在于可調(diào)恒 流源電路包括運算放大器U2A、電阻R3、R4、R5，電阻R4、R5的其中一端短接并聯(lián)接運算放 大器U2A的3腳，R4的另一端接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的1腳，R5的另一端接集成V/I轉(zhuǎn)換 電路U3的3腳，運算放大器U2A的2腳接電阻R3，R3的另一端和運算放大器U2A的4腳短 接并接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的3腳，運算放大器U2A的8腳和儀表放大器Ul的7腳共同 接集成V/I轉(zhuǎn)換電路U3的8腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，其特征在于滿度調(diào) 節(jié)電路包括電位器W2、電阻R6，電位器W2的一端和滑動端并接后接儀表放大器Ul的1腳， 儀表放大器Ul的8腳接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接電位器W2的另一端。
專利摘要用于氣體檢測專用微差壓壓力變送器，特別適合于天然氣和煤氣管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、氣體檢漏系統(tǒng)、標準廠房(GMP)送風系統(tǒng)、井下通風檢測等領(lǐng)域的工業(yè)過程自動化控制終端設備進行現(xiàn)場壓力測量，將現(xiàn)場的壓力信號采集轉(zhuǎn)換成毫伏級電信號，并將此信號調(diào)理轉(zhuǎn)換成4～20mADC工業(yè)標準信號傳送給后續(xù)模擬量輸入電路，從而完成壓力信號的測量。包括壓力傳感器、信號調(diào)理電路、引壓接頭、殼體、電纜鎖緊裝置，壓力傳感器直接焊接在電路板上，壓力傳感器的引壓管通過硅膠管與引壓接頭相連，信號調(diào)理電路固定在殼體內(nèi)。與現(xiàn)有具有寬溫度范圍補償、測量精度高等優(yōu)點。
文檔編號G01L19/04GK201653635SQ20092028116
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月12日
發(fā)明者刁國榮 申請人:淄博飛雁先行測控技術(shù)有限公司