一、简介
    二线制温度变送器分别与热电偶和热电阻相协作，可以将温度信号线性地转换成4~20mA 直流标准输出信号。二线制温度变送器应具有如下首要特征：(延伸阅读...多参量变送器)
    温度变送器在线路结构上分为量程单元和拓宽单元两个有些，其间拓宽单元是通用的，而量程单元，则随品种、测量计划的不相同而不相同。计划电路结构如图1所示。(延伸阅读...多参数变送器)
    图中粗线为电源线，细线为信号流程，两根外接导线既是电源线也是信号线。4~20mA 信号体制为二线制计划供给了或许性，当被测信号从下量程到上量程 （0％~100％）改动时，二根传输线上电流对应4~20mA 改动； 4mA作为温度变送器电路工作损耗电流，也易于辨认断线断电缺点。RL 为信号采样负载电阻(RL≤250W) 。V(AB) 须大于12V以保证系统的正常工作。 在电源正常(17~30V) 的条件下, 回路4~20mA电流I 由输入热电阻R 或热电偶mV信号判定。(延伸阅读...多参数变送器)
    经过框图我们可以看到，首要，需要对信号源所发生的信号进行搜集，然后将搜集到的信号进行拓宽、线性化调整、调零调满，究竟经过V/I 转换把线性反映温度大小的电压信号转化为电流信号I1（0~16mA），加上电路的4mA 静态工作电流I2 构成4~20mA 电流信号经过二线制电源线输出。对于热电偶温度变送器，选用一个小型CU50 热电阻来测量冷端的温度，进行冷端补偿。两种温度变送器都选用了LM124集成运放，它是四组独立的高增益的内部频率补偿运算拓宽器。它可以习气本电路单电源工作的恳求，电源电压计划大，温度特性极好，性价比高，在后边电路中所用运放全都是LM124。(延伸阅读...多参数流量变送器)
二、热电阻二线制温度变送器的计划
    热电阻二线制温度变送器具体电路图如图2(Pt100 为例)所示,下面就各有些工作原理作一下介绍。(延伸阅读...多变量变送器)

图2 热电阻二线制温度变送器电路图
1、信号搜集电路
    热电阻是运用导体的电阻随温度改动而改动的特性测量温度, 常用的有铂电阻Pt100、Pt10 铜电阻Cu50、Cu100 等。 其阻值与温度联络可经过分度号表查询。(延伸阅读...多参量变送器)
    图中是以Pt100 热电阻为例（在这里，可以选用其他的热电阻，如Cu50、Cu100 等） ，TL431 是2.5V 稳压二极管，D2是一个保护二极管，防止输入电压反接或许带来的对电路的影响或许损坏。R1 是限流电阻，R2、R3、R4 与R5(Pt100)协作运用，构成一个电阻测量电桥。由于一体化二线制热电阻温度变送器安装在接线盒内，引线电阻忽略不计。R1、R2、R3、R4 可以判定下来（其值见图2），其间热电阻R5 跟着温度改动而改动。R4 根据选用的热电阻分度号不相同而取不相同的值。如Pt100 测量时R4 取100W，Cu50 测量时R4取50W。电桥基地两点电压作为后续差动拓宽器的输入信号。分别为：(延伸阅读...多参数变送器)
因R2=R3>>R4 及R5, 故：

2、一级拓宽电路和线性化调整电路
     该电路功用之一是把搜集到的纤细信号拓宽,在本级电路中选用了差动拓宽。一同，与该拓宽电路联接在一同的还有一个正反响非线性调整电路，它的首要功用是对热电阻与温度电阻间的非线性进行修正,保证拓宽器的输出电压被测温度成线性联络。R7、R8、R9 以及LM124 构成了拓宽电路。对于该有些电路，输入信号来自搜集到的信号V 和V'，输入信号分别各自经过R7、R8 进入LM124 的榜首组运算拓宽器, 得到输出电压V1（在这里没考虑非线性调整电路即反响回路R6 对电路输入的影响）。(延伸阅读...多变量变送器)
V1=V'+ R9 (V-V')/R8
此外，在该电路中还有一个非常重要的有些，那就是线性化调度电路，即本电路中的R6。对于线性化调度的进程以及原理，我们可以用图3 加以说明。(延伸阅读...多参数流量变送器)
    图中虚线标明没有进行线性化调度时输出电压随源温度改动时的曲线，图中实曲线则标明进行R6 非线性化调度的具体进程，跟着温度增加，输出电压随之行进，正反响影响增强，只需R6 阻值合适可刚好抵消热电阻自身非线性的影响，使得输出电压和温度为线性联络，即图3中直线所示。根据线性化调整原理，线性调整电阻R6 的反响电压V反为：(延伸阅读...多参量变送器)
则实习输出：
由于热电阻线性较好, 经计算调校本电路中R6=8.2k，热电阻非线性修正可以抵达千分之二的精度。(延伸阅读...多参数变送器)
3、调零、电源平衡及二级拓宽电路
    对零点进行调度的电路，实质上就是调度本级拓宽电压输出的大小, 保证在信号源零度（R5=100W, 榜首级拓宽器输出为零）时悉数回路电流I1=4mA。它由R10、R16、R13、W1 构成，实质上就是在本级电压输入正端叠加一个调零电压，使短少4mA 的静态工作电流抵达4mA。此外，在该电路中，还有一个有些，那就是减小电源不坚决对电路输出的影响，即电路中的R15,它可以克制电源不坚决带来的影响。当外界电压源发生较大的不坚决时(或负载电阻RL 改动)，电路静态工作电流会发生纤细改动,我们可以运用R15 来安稳输出电流。其工作原理一方面是电源增大带来静态电流增加,另一方面电源的增大经过R15 加到本级拓宽器的负端起到减法作用, 使本级输出电压下降, 选择合适的R15 阻值, 可以保证电源在容许计划内不坚决时输出电流的安稳。R17 选择二级拓宽倍数。(延伸阅读...多变量变送器)
4、调满电路和V/I 转换电路
    调满电路是由R18、R20、W2构成的对上一级电压输出V2 分压构成。经过对W2 的调度，使得究竟输出（信号源最高输入时悉数电路的输出）抵达恳求的输出作用V(W2 基地抽头电压)。R21、R22、R23、R24、R25 及运放构成一个V/I 转换电路, 由于R22、R23、R24 均为200k的大电阻，R25 为100W的小电阻，悉数电路电流输出I2≈V/R25。R26是一个负载电阻。(延伸阅读...多参数变送器)
三、 热电偶二线制温度变送器电路计划
    热电偶二线制温度变送器电路和热电阻二线制温度变送器首要差异在于信号搜集和非线性修正有些, 下面我们就这两部分别作介绍。(延伸阅读...多参量变送器)
1、信号搜集和一级拓宽电路
    热电偶的输出是随被测温度改动的mV信号。该有些电路计划如图4 所示。在电路中，TL431 的作用是输出安稳的2.5V。D0 是一个保护二极管，它可以保护电源输入正负反相对电路的损害。经过R3和TL431分压，使TL431 两端的工作电压保持在2.5V，并为后边的冷端补偿，为修正电路和调零电路供给直流电源。在此电路中，铜线绕制的热电阻Cu50 起冷端补偿作用。当热电偶的热电势E12随冷端温度的改动而改动时，铜电阻 Cu50 两端的电压也随之反方向改动，假定分压电阻R2的阻值选择恰当，则Cu50 两端电压的改动能主动的补偿冷端温度改动对热电偶热电势的影响。根据冷端补偿的界说，应使50℃与0℃时Cu50 两端的电压差等于热电偶在50℃时的热电动势，当冷端温度为零度时存在的电压50/(R2+50)×2500mV经过后边的调零电路处理，以镍铬-镍硅（镍铝）热电偶（分度号K）丈突变送计划0~1300℃为例，(延伸阅读...多变量变送器)
K 分度50℃时输出热电势等于2.022mV 即：

由此可求得：R2=13k。
    电路中，热电偶mV信号和冷补铜电阻两端电压相加，经过R4 输入到LM124 的榜首级拓宽器，根据拓宽器工作原理，我们可以得出输出电压（设包括热电偶及冷补之和的输入信号为V）V1=V(1+R6/R5)。 计划考虑使保险热电偶的温度抵达最大值(1300 ℃对应热电势为52.398mV)，拓宽器的输出电压为2.5V。也就是说，热电偶冷端温度为0℃时的电压加上热电偶的最大热电势，再乘以拓宽倍数应等于2.5V，即：(延伸阅读...多参数流量变送器)
其间，K 为LM324 的拓宽倍数,由此可计算出K=40，假定取R4=R5=5.1k，则R6 应为180k。
2、线性化调整电路和二级拓宽电路
    该有些电路（这一级输出V2）是本电路中十分重要的环节，一同也是比较难的环节。由于它涉及到悉数电路的线性调度。拓宽有些在前面现已叙说，如今就线性调度疑问加以论说。具体电路如图5 所示（图中几个二极管联接的电路就是线性修正电路）。电路中的R9、10、
R11、R13、R14、R15、R16 均为断开，只要在需要时，我们才加上该电阻。(延伸阅读...多参量变送器)
    本电路是用一非线性拓宽电路去校正被测参数的非线性特性, 其原理就是由二极管补偿电阻构成的折线并联支路在输入信号的不相同方位相续起作用, 使拓宽器在信号大小不相同方位拓宽倍数不相同, 其非线性特性刚好和被测热电偶非线性特性相反。在本电路中选用六个折点(三个为正三个为负), 折点的方位可改动支路二极管导通电压调整, 调整折线支路电阻大小可改动折线补偿斜率。在实习计划进程中，可取几个点进行修正，对于K 分度（查看计划0~1300℃）,首要可以假定在0~100℃计划近似线性，非线性过错忽略不计，其他再取500℃、900℃、1300℃作为修正查看点，当查看点值在恳求线性值以上，则标明输出值偏大，这就需要下降输出，具体方法就是联接D7~D12 中某一级调整电路；反之则联接D1~D6 中某一级调整电路。电路中拐点选择二极管可根据修正的需要选用硅管或锗管。调整方法如下：首要以0℃调零1000℃调满, 然后按以下次序重复调校：(延伸阅读...多变量变送器)
A 、对100℃~500 ℃段非线性调整时，我们可以联接D1或许D12 这一级，然后调整R9或许R16 电阻大小来改动拓宽器的拓宽倍数，使其抵达规矩输出值。假定查看到输出值偏小，要选择R9 D1，计算调整R9 的阻值,推进本段运放拓宽倍数上升，直到输出电压增大到恳求线性值。假定我们查看到输出值偏大，则需要选择R16 、D12。并调整R16阻值，推进本段运放拓宽倍数下降输出电压减小到恳求线性值。
B 、在调度500 ℃~900℃段非线性调整时，我们可以联接D2、D3 或许D10、D11，然后调整R10 或许R15 的大小。(延伸阅读...多参量变送器)
C、对900 ℃~1300℃段非线性调整时，根据查看点1300℃输出值偏大或偏小选择选择联接的是剩下两个折线补偿支路(三个二极管)的哪一路,方法同上。(延伸阅读...多参量变送器)
    和热电阻温度变送器相同，在该电路中的R12 的作用是修正电源不坚决时对悉数电路的影响。防止电压源不安稳构成4~20mA 不坚决。调零调满及V/I 转换电路也和热电阻相同在此不再赘述。(延伸阅读...多参量变送器)
四、软件计划
1、计划概述
    根据在实习计划出产中的需要，对不相同分度号不相同量程的二线制温度温度变送器，其电路参数也略有不相同, 这给产品的出产调试带来不方便, 为此在理论计算分折的基础上计划了一个辅佐软件来处理这个疑问。在这里，同一类二线制温度变送器电路原理根柢类似，仅仅有几个电阻参数不相同。为此，我们可以计划一个辅佐计算软件，来计算不相同分度号不相同量程温度变送器电路所对应的合适电阻值。在实习计划进程中，我们可以分两大类：(延伸阅读...多参数变送器)
(1)热电阻二线制温度变送器
    该类电路包括：Pt100 、Pt10、Cu50、Cu100、G、二线制温度变送器。
(2 )热电偶二线制温度变送器
    该类电路包括：热电偶K、E、S、B、J、T、WRE 二线制温度变送器。(延伸阅读...多参数变送器)

2、电阻计算的VB 界面计划
    根据恳求，对于该界面，它应集成了查看电路类型选择、电阻计算、具体电路图查看、电阻阻值闪现（混和电路原理图）等功用。当我们在选择了所需查看电路类型时，单击判定后，在我们的主体窗口中就可以将各个需计算的电阻闪现出来，一同，为了更加了解的闪现各电阻之间的联络以及所计算电阻在电路中的方位，我们还要一同闪现出电路原理图，把算出的电阻值闪如今原理图上电阻的相应方位。主体窗口中的热电阻、热电偶二线制温度变送器电路的查看，首要是供给一个悉数的计划电路原理图，藉以闪如今桌面上，一同消除由于闪现电阻值而使电路线路不了解的影响。界面的主体窗口如下：(延伸阅读...多变量变送器)

(1)电路类型选择计划
    在类型中，我们有各种分度的二线制温度变送器。为此选择ComboBox 指令来建立下拉式选择菜单，在该指令的List―list中输入所需各品种型，然后对该下拉菜单进行命名， 比如CboOk。此外在主体程序中进行相应的联接。有些联接闪现如下：(延伸阅读...多变量变送器)
If CboOk.Text=“请选择类型”Then MsgBox“有必要选择所需要的类型”
If CboOk.Text=“Pt100(0~500 度)”Then……
    它的功用首要是经过对类型的控制来选择所需要的计算。

(2)电阻阻值闪现（混和电路原理图）计划(延伸阅读...多参量变送器)
A、对于在主体窗口中的电阻值的闪现，可以选用TextBox指令来对计算出来的阻值进行闪现，由于要有相应的电阻符号（R1 或许其它电阻符号），还要选用Lable 指令，来闪现相应的电阻符号。在对电阻进行计算时，可以选用如下的方法（假定选择的是Pt100 二线制温度变送器，
计算某一电阻R9 公式已知，计算R9 的程序如下）：(延伸阅读...多参数变送器)
If CboOk.Text="Pt100(0-500 度)" Then
Label7(4).Visible=False
Label7(3).Visible=True
Text2.Text=(Val(Text1(0).Text) * 100 - 2.5 *2.809) / (2.5 * 0.1809)
式中Text2.Text 即标明我们所求的R9，(Val(Text1(0).Text)则标明我们的不知道值，或许是已知的需要带入本式计算的值。Label7(3)Visible、Label7(4)Visible 是指我们第三个、第四个计算输出的电阻值，在热电阻温度变送器中，我们的规矩它们的单位为kΩ，而在热电偶温度变送器中，我们规矩的单位为欧，为此，在需要闪现以kΩ为单位的电阻值时，我们需要躲藏以Ω为单位的电阻值。(延伸阅读...多参数流量变送器)

B、对于一同闪现的电路图以及闪如今电路中的电阻值，我们有必要新建一个窗体Form2以及Form3，一同还要设定一个数据传输模块，藉以从Form1中把计算出的电阻传输到Form2 以及Form3 的电路原理图中闪现。新建窗体或许模块，可以在VB 的程序编写界面的工程条中选择新建窗体或许新建模块指令。在模块中，我们可以恣意设定变量，但条件是有必要与Form1 主体程序中的变量一同。(延伸阅读...多变量变送器)
C、Form2、Form3 计划思路完全相同，仅仅在闪现热电阻电路时，热电偶电路不闪现，在闪现热电偶电路时，热电阻电路不闪现。这是我们需要运用Form2.Show Form3.Hide 句子来屏蔽 Form3 或许Form2 的闪现。由于我们有独自的电路闪现，为此，当只需要查看电路图而不需要闪现电阻值或许那个Lable 框时，也需要对在电路图中几个Lable 闪现框进行屏蔽。(延伸阅读...多参量变送器)
    在图例中，我们可以经过左上下拉菜单中选择所需查看温度的电路类型，经过点击判定后，这时，调用后台程序对所需计算的电阻进行计算并闪现出来，这里有两种闪现方法，其一是在主界面上闪现，其他可以在电路原理图的电阻的相应方位闪现。此外，我们可以经过点击查看热电阻电路、查看热电偶电路来查看我们的所需电路原理图。工作实例见图6。(延伸阅读...多参数变送器)
五、结论
    这篇文章介绍的热电阻、热电偶两线制温度变送器具有电路简略、成本低、可靠性高的特征，精度可以保证在0.5%以内。可以制成小体积的一体化两线制温度变送器，直接安装在热电阻、热电偶传感器接线盒内；已产品化批量出产，并得到广泛的运用。一同，这篇文章介绍的辅佐计划软件处理了不相同分度号、不相同量程温度变送器电路参数不相同带来调试困难的疑问。具有较强的工程实用价值。(延伸阅读...多变量变送器)
参考文献
[1]. 侯自林. 进程控制与主动化外表[M]. 北京：机械工业出版社，2000.
[2]. (美)Richard Mansfield.VB5 编程攻略[M]. 于伟等译. 北京：电子工业出版社，1999.
[3]. 《电子电路手册》编写组. 电子电路手册模仿电路分册[M].北京：高等教育出版社，1991.
[4]. 杨振江等. 智能仪器与数据搜集系统中的新器件及运用[M].西安电子科大出版社，2001.