智能变送器的结构及工作原理

2016/8/13 20:00:19 人评论 次浏览 分类:变送器  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/547.html

单晶硅压力变送器 
单晶硅变送器(请您记住我独特的外形,这种高精度高稳定性压力变送器来自昌晖仪表)

由于智能变送器还没有统一的标准,所以人们所说的智能变送器是指信号制式是模拟、数字兼容的,且模拟信号与数字信号共用一条通道,并用HART协议通信的变送器,常见的有HART智能温度变送器、智能压力变送器和智能差压变送器等。智能变送器与全数字化的总线变送器相比,是有很大差别的。
 
各智能变送器厂商大多采用自行定制的专用集成电路,因此物理结构上的差别也是很大的,云润仪表在此用智能变送器基本结构的原理框图作介绍,如图所示:
 
智能变送器基本结构原理图 
                                                    智能变送器基本结构原理图
 
这样的智能变送器虽然使用了微处理器,且有数字信号,但它仍要与过程控制中的模拟信号(4-20mA)兼容,并作为主要信号,因此在硬件使用中只能采用低功耗器件,并采用通用的集成电路设计,数字电路间的连接一般采用串行接口,以减少连线及降低功耗。
 
智能变送器使用了微处理器,对被测的过程数据进行计算及操作,由于整台变送器由硬件和软件构成,与常规变送器相比是大不同了。为便于理解,可把智能变送器的逻辑结构看成是由两台仪表组成,一台是数字仪表,另一台是模拟仪表。如下图所示。图中数字仪表由模拟信号调理和数字信号处理两部分组成;而模拟仪表则是数字仪表的模拟形式表现。按运算关系来看,则有三部分运算电路,而且每一部分都是可以单独进行测量和调试的。分述如下。 
智能变送器逻辑结构图 
                                                        智能变送器逻辑结构图
 
首先看数字仪表的输人部分,在微处理器进行运算前,先要进行A/D转换,把传感元件的测量模拟值转换为数字值。微处理器是依据相应的方程式及数据表、传递函数来进行计算,这过程就是模拟信号调理,又称为传感元件调整;这时的输出是被测过程变量的数字表示,也就是手操通信器上读得的数字值PV。这个数字值只与传感元件的极限范围有关,而与所设定的量程及输出电流没有关系。
 
数字仪表的变换部分是把被测参数的数字值变成等效的直流电流,是依据仪表的零点和满量程值和有关函数来进行计算,计算结果就是仪表输出的数字表示。许多智能变送器都支持用命令使仪表进入一种固定的输出测试模式,即用某一特定的输出值来取代被测参数的正常输出值,供维修中检查使用。在这部分改变量程会影响电流输出,但对于手操通信器读取的数字过程变量没有影响。
 
模拟仪表主要是进行4-20mA输出电流的调整。其接收数字仪表传来的数字信号,并将该数字信号转换成电流,就产生了实际的模拟电流信号,该电流转换是否准确,是要进行校准的,所以校准模拟电流输出是智能变送器特有的。

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