东方测控

行业企业市场标准科技新品会议展会政策原创

【仪表大发明】之航天用温度变送器

发明科技控中国仪表网2014年08月04日 14:59人气:6522

  温度是航天运载及武器型号中的重要测量参数,热电偶是温度测量的主要原理之一,其中K型、E型、T型和钨铼型占热电偶产品的98%以上。单发运载及武器型号配套热电偶数量可达几十支,甚至接近百支,温度量程范围可达到数十种。随着航天运载及武器型号的高密度发射需求,热电偶温度变送器的配套数量急剧增长,对其提出了智能化、批量生产的要求。
  
  然而现有型号用热电偶温度变送器很难满足上述要求。现有产品的量程范围依靠内部电阻的阻值调节,同一系列产品的硬件不一致,生产效率较低,不适应批量生产;现有产品由于元器件的差异,需要硬件调试,调试过程繁琐;现有产品装配完成后,量程无法更改,智能化程度低。
  
  因此,目前急需一种智能化程度高、量程可调、免硬件调试、适宜批量生产的新型航天用热电偶温度变送器。
  
  创意无极限,仪表大发明。针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,今天【仪表大发明】为大家介绍一个获国家授权的发明专利——一种航天用可编程热电偶温度变送器。
  
  该温度变送器由北京遥测技术研究所发明,于2014年4月2日获授权公告。这种航天用可编程热电偶温度变送器,电路部分由电源电路、可编程放大电路、可编程冷端补偿电路、运算放大电路、输出保护电路组成,电源电路实现电源滤波、反接保护、瞬态冲击保护等功能;可编程放大电路将热电偶信号调整到合适的电压范围;可编程冷端补偿电路能敏感热电偶冷端温度,将冷端温度信号转化为电压信号,对热电偶的冷端温度进行补偿;运算放大电路将可编程放大电路和可编程冷端补偿电路的输出信号运算放大至0~5V;输出保护电路将输出电压限定在-0.5V~ 6.5V的范围内,在电路故障时,保护下一级系统不受损坏,该变送器智能化程度高、量程可调、免硬件调试、适宜批量生产,适用于K型、E型、T型和钨铼型等热电偶。
  

 
  具体说明:
  
  该发明航天用可编程热电偶温度变送器包括可编程冷端补偿电路、可编程放大电路、运算放大电路、输出保护电路和电源电路,其中可编程放大电路:在变送器装配完成后通过外部的测试编程工装调试电路的零位和放大倍数,将热电偶信号调整到0.2V~4.8V电压范围,并将电压信号输出给运算放大电路,在线编程调试合格后,将零位和放大倍数固定;可编程冷端补偿电路:敏感热电偶冷端温度,对热电偶的冷端温度进行补偿,并将热电偶的冷端温度信号转化为电压信号输出给运算放大电路;在变送器装配完成后通过外部的测试编程工装调试电路的零位和放大倍数,在线编程调试合格后,将零位和放大倍数固定;运算放大电路:将可编程放大电路和可编程冷端补偿电路输出的电压信号运算放大至0~5V,并输出给输出保护电路;输出保护电路:将运算放大电路的输出电压限定在-0.5V~ 6.5V的范围内,在电路故障时,保护下一级系统不受损坏;电源电路:为可编程冷端补偿电路、可编程放大电路和运算放大电路供电,并实现电源滤波、反接保护和瞬态冲击保护。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,可编程放大电路包括可编程放大器芯片和C1-C6六个电容,其中可编程放大器芯片的第1引脚和第8引脚用于5V电源输入;第2引脚用于低通滤波;第3引脚可编程设定放大器的零位和放大倍数,零位可设置为20mv~5V,放大倍数可设置为70~1280倍;第4引脚和第5引脚分别接输入热电偶信号的负极和正极;第6引脚接5V用于钳位输出电压,使输出电压不高于5V,保护后一级电路;第7引脚为调理后的信号输出;C1、C2、C5和C6滤除电源纹波;C3与可编程放大器芯片的内部电阻构成低通滤波器,滤除信号干扰;C4滤除输入信号干扰。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,变送器完成装配后,通过外部的测试编程工装对可编程放大器芯片第3引脚进行编程,设定零位和放大倍数,将不同量程的热电偶信号调理到0.2V~4.8V,调试合格后,测试编程工装通过可编程放大器芯片第3引脚,编程熔断可编程放大器芯片内部的多晶硅主熔丝,将零位和放大倍数固定。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,可编程冷端补偿电路由薄膜铂电阻元件、电阻电桥电路、可编程放大器芯片和C7-C11五个电容组成,其中电阻电桥电路由R1、R2、R3和薄膜铂电阻组成,薄膜铂电阻的阻值随冷端温度的变化而变化,电阻电桥将冷端温度信号转化为电压信号;可编程放大器芯片的第4引脚和第5引脚接电阻电桥;第7引脚为调理后的冷端补偿信号输出,所述冷端补偿信号输出至运算放大电路,并通过变送器的接插件引出,以测试冷端补偿精度;第1引脚和第8引脚用于5V电源输入;第2引脚用于低通滤波;第3引脚可编程设定放大器的零位和放大倍数,零位可设置为20mv~5V,放大倍数可设置为70~1280倍;第6引脚接5V用于钳位输出电压,使输出电压不高于5V,保护后一级电路;C7、C8、C10和C11滤除电源纹波;C9与可编程放大器芯片的内部电阻构成低通滤波器,滤除信号干扰。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,变送器完成装配后,根据热电偶类型、可编程放大电路的增益和偏置电压,确定可编程冷端补偿电路的零位和放大倍数,通过测试编程工装对可编程放大器芯片第3引脚进行编程,设定零位和放大倍数,编程调试合格后,测试编程工装通过可编程放大器芯片第3引脚,编程熔断可编程放大器芯片内部的多晶硅主熔丝,将零位和放大倍数固定。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,电源电路由限流电阻、防反接二极管、旁路电容、电压基准源构成,其中限流电阻防止后续电路短路造成电源短路;旁路电容用来抑制电源电路的干扰和瞬态冲击保护;防反接二极管避免电源反接对电路造成损坏;电压基准源为2.5V基准源和5V基准源,为各模块电路提供高精度电源。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,输出保护电路由两只二极管组成,将输出电压限定在-0.5V~ 6.5V的范围内。
  
  在上述航天用可编程热电偶温度变送器中,变送器的硬件结构由印制板、外壳、盖板、接插件组成,接插件为九个接点,接点分配为:电源正,信号地,机械地,热电偶输入正端Vi ,热电偶输入负端Vi-,输出电压VO,冷端补偿测试端VLD,可编程放大器芯片的程控数字输入端DIGIN1和DIGIN2。
  
  此发明与现有技术相比具有如下优点:
  
  此发明变送器由可编程冷端补偿电路、可编程放大电路、运算放大电路、输出保护电路和电源电路组成,其中可编程放大电路以可编程放大器芯片AD8556为核心,可编程冷端补偿电路由薄膜铂电阻元件Pt100、电阻电桥电路和可编程放大器芯片AD8556组成,产品可靠性高,且适用于多种热电偶类型。
  
  此发明测试编程工装通过产品的接插件接口,在线编程调试可编程放大电路和可编程冷端补偿电路的零位和放大倍数,在线编程调试合格后,通过编程熔断可编程放大器芯片内部的多晶硅主熔丝,将零位和放大倍数固定,实现量程可调、免硬件调试、适宜批量生产的优点,并且调试过程简单;
  
  此发明产品装配完成后,量程可更改,智能化程度高,免硬件调试,克服了现有产品装配完成后,量程无法更改,智能化程度低的缺点。
  
  此发明电路源电路由限流电阻、防反接二极管、旁路电容、电压基准源构成,实现电源滤波、反接保护、瞬态冲击保护等功能;
  
  此发明运算放大电路将可编程放大电路和可编程冷端补偿电路的输出信号运算放大至0~5V,输出保护电路将输出电压限定在-0.5V~ 6.5V的范围内,在电路故障时,保护下一级系统不受损坏;
  
  此发明变送器的硬件结构由印制板、外壳、盖板和接插件组成,实现了硬件结构的小型化设计和硬件结构的一致性。
  
  如需进一步了解该发明,可下载该专利说明书做详细了解。下载地址:http://www.ybzhan.cn/Technology/Detail/33780.html
  
  往期: 【仪表大发明】之线圈接地路径检测的磁流量计
  
             【仪表大发明】之铂铑热电偶
  
             【仪表大发明】之无线远传水表
  
             【仪表大发明】之基于PROFIBUS-PA协议的压力变送器
  
             【仪表大发明】之内置屏蔽段雷达物位计
(本文来源:中国仪表网转载请注明出处
仪表网官方微信
@仪表网
已推荐
0

全年征稿 / 资讯合作

联系邮箱:ybzhan@QQ.com
  • 凡本网注明"来源:中国仪表网"的所有作品,版权均属于中国仪表网,转载请必须注明中国仪表网,http://www.ybzhan.cn/。违反者本网将追究相关法律责任。
  • 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
  • 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
成丰仪表——中国第三代流量计领军品牌


返回首页