一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，属于检测仪表领域。本实用新型包括XTR101芯片、电阻R1、二极管D1、热电偶、调零电位器RP1、电阻R2、调满电位器RP2、电阻R3、电容C1、电容C2、二极管D2、外部电源、外部负载、电路板、接线端子。本实用新型节省了热电偶系统补偿导线或延长线的投资；温度信号通过4-20mA直流信号进行传输，比传递微弱的热电势的补偿导线或连接线具有更强的抗干扰能力；电路板用环氧树脂封装在不锈钢筒体内，体积小巧紧凑，具有防水、防尘功能；变送器盒体采用不锈钢材料，抗机械撞击和抗腐蚀能力强；变送器与热电偶传感器为分离式安装。
【专利说明】
一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，属于检测仪表领域。
【背景技术】
[0002]在工业生产现场中，经常需要将热电偶信号放大和调理成4_20mA的电流信号，以便供计算机系统利用。
[0003]目前热电偶变送器主要有盒装式和架装式:
[0004]盒装式变送器主要安装在热电偶传感器的接线盒内，安装时需要将接线盒内的配件取出，安装比较麻烦，并且对于现场环境温度很高的情况，变送器由于受到高温作用而出现严重漂移或容易损坏，另外，盒装式变送器安装时要求热电偶传感器必须带有接线盒，对于一些没有接线盒的热电偶传感器则不适用。
[0005]架装式变送器可以安装在控制柜或现场仪表箱内，需要通过补偿导线连接传感器和变送器，不仅安装不便而且安装成本较高，架装式变送器防水、抗震、防尘性、防腐蚀的性能较差，微弱的热电偶信号在长距离传输过程中很容易受到电磁干扰，给温度检测带来困难。
【发明内容】
[0006]本实用新型提供了一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，以用于克服现有热电偶变送器存在的安装不便、需要补偿导线连接、不适合高温环境、防水和抗腐蚀性能差的状况。
[0007]本实用新型的技术方案是:一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，包括XTRlOl芯片1、电阻Rf、二极管DJ、热电偶4、调零电位器RPj、电阻R26、调满电位器RP27、电阻R38、电容Q9、电容C210、二极管D2IU外部电源12、外部负载13、电路板17、接线端子18 ；
[0008]所述XTRlOl芯片1、电阻札2、二极管DJ、调零电位器RPj、电阻R26、调满电位器RP27、电阻R38、电容Q9、电容C210、二极管D2IU外部电源12、外部负载13 ;其中XTRlOl芯片I的引脚5、6连接调满电位器RP27，调零电位器RPj的一端连接XTRlOl芯片I的引脚10，调零电位器RPj的另一端连接二极管DJ、电阻R26、电阻R38，二极管DJ的阳极与电阻Rf连接后再连接到XTRlOl芯片I的引脚11，电阻Rf的另一端与电阻民6的另一端连接后再连接到XTRlOl芯片I的引脚3，电容Q9与电阻R38并联，XTRlOl芯片I的引脚7分别连接电阻R38、电容C21的阴极、外部负载13的阴极，XTRlOl芯片I的引脚8连接二极管D2Il的阴极，二极管D2Il的另一端连接电容C21的阳极和外部电源12的正极，外部负载13的阳极与外部电源12的负极连接；
[0009]所述热电偶4的正负极分别连接XTRlOl芯片I的引脚10和4 ;
[0010]所述电路板17设计成圆形并且两面焊接元件，接线端子18焊接在电路板17上，接线端子18共有4个端子且分别连接热电偶4的正负极、外部电源12正极和外部负载13的阴极。
[0011]所述热电偶4为K型、J型、S型或者R型。
[0012]所述调零电位器RPj的最大阻值为100 Ω。
[0013]所述调满电位器RP27的最大阻值为100 Ω。
[0014]所述外部电源12的电压范围为18-32VDC。
[0015]本实用新型的工作原理是:
[0016]热电偶4产生与温度成正比的mV电压信号，信号的正极直接连接到XTRlOl芯片I的引脚4，负极通过调零电位器RPj和电阻R26后连接到XTRlOl芯片I的引脚3，电路利用XTRlOl芯片I的引脚10和引脚11输出的两个ImA恒流源，并利用二极管DJ的PN结的恒压作用，通过电阻札2、电阻R26、调零电位器RPj的联合作用，使温度为测量下限值时输出的电流为4mA;XTR101芯片I的引脚5和引脚6连接调满电位器RP27，可以调节信号增益，从而使温度为测量上限值时电路输出电流信号为20mA ;当2mA的电流通过电阻R38时产生一个稳定的电压(约5v)，电容Q9作滤波用，二极管D2Il用于防止电源极性接反时烧坏电路，电容C21用于输出信号的滤波。
[0017]对于不同的热电偶传感器，由于其输出mV电压信号差别较大，为了使各种传感器得以兼顾，可选取适当的电阻Rf和电阻R26，以及选取适当的调零电位器RPj和调满电位器RP27，最后通过调节调零电位器RPj和调满电位器RP27的电阻值，以适应不同的热电偶传感器和不同的温度测量范围。
[0018]电路结构的安装步骤如下:
[0019]Stepl、所述不锈钢筒体14的底部开孔并焊接内螺纹螺杆15，内螺纹螺杆15从电路板17中间的圆孔穿过；
[0020]Step2、在隔离板21上开出4个用于安装接线端子18的圆孔，接线端子18的引脚穿过4个圆孔后焊接在电路板17上；开出调零电位器孔22和调满电位器孔23以露出调零电位器RPj和调满电位器RP27的转轴；
[0021]St印3、不锈钢筒体14内注有环氧树脂填料16，电路板17连同隔离板21和接线端子18安装在不锈钢筒体14 ；
[0022]St印4、不锈钢筒体14的上端有螺纹，可以安装带螺纹的盖子19 ；
[0023]St印5、在不锈钢筒体14的上端适当位置开一个圆孔，用于安装防水过线头20。
[0024]本实用新型的有益效果是:
[0025]1、节省热电偶系统补偿导线或延长线的投资，只需两根普通导线供电和信号输出，这对于有众多测温点的场合可以大大节省布线投入；
[0026]2、温度信号通过4_20mA直流信号进行传输，比传递微弱的热电势的补偿导线或连接线具有更强的抗干扰能力；
[0027]3、电路板用环氧树脂封装在不锈钢筒体内，体积小巧紧凑，适应多种生产现场环境，具有防水、防尘功能；
[0028]4、变送器盒体采用不锈钢材料，抗机械撞击和抗腐蚀能力强；
[0029]5、变送器与热电偶传感器为分离式安装，有利于避开高温、潮湿、强腐蚀性的环境，便于与计算机控制系统、控制仪表等连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型的电路原理图；
[0031]图2是本实用新型中安装内部结构图；
[0032]图3是本实用新型中未安装盖子的安装俯视图；
[0033]图中各标号为:11了町01芯片，2-电阻!?1，3-二极管01，4-热电偶，5-调零电位器RP1,6-电阻R2, 7-调满电位器RP2,8-电阻R3,9-电容C1,10-电容C2，11-二极管D2,12-外部电源，13-外部负载，14-不锈钢筒体，15-内螺纹螺杆，16-环氧树脂填料，17-电路板，18-接线端子，19-盖子，20-防水过线头，21-隔离板，22-调零电位器孔，23-调满电位器孔。
【具体实施方式】
[0034]实施例1:如图1-3所示，一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，包括XTRlOl芯片1、电阻Rf、二极管DJ、热电偶4、调零电位器RPj、电阻R26、调满电位器RP27、电阻R38、电容Q9、电容C210、二极管D2IU外部电源12、外部负载13、电路板17、接线端子18 ；
[0035]所述XTRlOl芯片1、电阻札2、二极管DJ、调零电位器RPj、电阻R26、调满电位器RP27、电阻R38、电容Q9、电容C210、二极管D2IU外部电源12、外部负载13 ;其中XTRlOl芯片I的引脚5、6连接调满电位器RP27，调零电位器RPj的一端连接XTRlOl芯片I的引脚10，调零电位器RPj的另一端连接二极管DJ、电阻R26、电阻R38，二极管DJ的阳极与电阻Rf连接后再连接到XTRlOl芯片I的引脚11，电阻Rf的另一端与电阻民6的另一端连接后再连接到XTRlOl芯片I的引脚3，电容Q9与电阻R38并联，XTRlOl芯片I的引脚7分别连接电阻R38、电容C21的阴极、外部负载13的阴极，XTRlOl芯片I的引脚8连接二极管D2Il的阴极，二极管D2Il的另一端连接电容C21的阳极和外部电源12的正极，外部负载13的阳极与外部电源12的负极连接；
[0036]所述热电偶4的正负极分别连接XTRlOl芯片I的引脚10和4 ;
[0037]所述电路板17设计成圆形并且两面焊接元件，接线端子18焊接在电路板17上，接线端子18共有4个端子且分别连接热电偶4的正负极、外部电源12正极和外部负载13的阴极。
[0038]所述热电偶4为K型。
[0039]所述调零电位器RPj的最大阻值为100 Ω。
[0040]所述调满电位器RP27的最大阻值为100 Ω。
[0041]所述外部电源12的电压范围为18-32VDC。
[0042]电路结构的安装步骤如下:
[0043]Stepl、所述不锈钢筒体14的底部开孔并焊接内螺纹螺杆15，内螺纹螺杆15从电路板17中间的圆孔穿过；
[0044]Step2、在隔离板21上开出4个用于安装接线端子18的圆孔，接线端子18的引脚穿过4个圆孔后焊接在电路板17上；开出调零电位器孔22和调满电位器孔23以露出调零电位器RPj和调满电位器RP27的转轴；
[0045]St印3、不锈钢筒体14内注有环氧树脂填料16，电路板17连同隔离板21和接线端子18安装在不锈钢筒体14 ；
[0046]St印4、不锈钢筒体14的上端有螺纹，可以安装带螺纹的盖子19 ；
[0047]St印5、在不锈钢筒体14的上端适当位置开一个圆孔，用于安装防水过线头20。
[0048]具体参数设计如下:
[0049]用于K型热电偶的信号变送，温度测量范围为0_800°C，电源电压为18-32VDC，输出电流信号为4_20mA,外部负载电阻小于550 Ω。
[0050]为了满足上述要求，本实用新型的主要元件规格型号选择为=XTRlOl芯片I的型号为S0L-16封装，电阻Rf的阻值为2k Ω，二极管DJ的型号为1N4001，调零电位器RPj的设定值为14.9 Ω，电阻R26的阻值为51 Ω，调满电位器RP27的设定值为86 Ω，电阻R38的阻值为2.5kQ，电容Q9为0.01 μ，电容C21为0.01 μ，二极管D2Il的型号为1Ν4002，不锈钢筒体14的规格为Φ50x50，内螺纹螺杆15的规格为Μ4Χ15，电路板17的直径为Φ38，接线端子18的规格为3.81mm,防水过线头20的规格为M12*l.5，隔离板21的直径为Φ44。
[0051]实施例2:如图1-3所示，与实施例1基本相同，不同之处在于所述热电偶4为J型。
[0052]具体参数设计如下:
[0053]用于J型热电偶的信号变送，温度测量范围为-100-100°C，电源电压为18-32VDC，输出电流信号为4_20mA,外部负载电阻小于550 Ω。
[0054]为满足上述要求，本实用新型的主要元件规格型号选择为:XTR101芯片I的型号为S0L-16封装，电阻Rf的阻值为2k Ω，二极管DJ的型号为1N4001，调零电位器RPj的设定值为19.53 Ω，电阻R26的阻值为51 Ω，调满电位器RP27的设定值为24.98 Ω，电阻R38的阻值为2.5k Ω，电容Q9为0.01 μ，电容C21为0.01 μ，二极管D2II的型号为1Ν4002，不锈钢筒体14的规格为Φ50x50，内螺纹螺杆15的规格为Μ4Χ15，电路板17的直径为Φ38，接线端子18的规格为3.81mm，防水过线头20的规格为M12*l.5，隔离板21的直径为Φ44。
[0055]实施例3:如图1-3所示，与实施例1基本相同，不同之处在于所述热电偶4为S型。
[0056]具体参数设计如下:
[0057]用于S型热电偶的信号变送，温度测量范围为0_1200°C，电源电压为18-32VDC，输出电流信号为4_20mA,外部负载电阻小于350 Ω。
[0058]为适应上述要求，本实用新型的各种主要元件规格型号选择为:XTR101芯片I型号为S0L-16封装，电阻Rf的阻值为2k Ω，二极管DJ的型号为1N4001，调零电位器RPj的设定值为14.9 Ω，电阻R26的阻值为51 Ω，调满电位器RP27的设定值为128.3 Ω，电阻R38的阻值为2.5k Ω，电容Q9为0.01 μ，电容C21为0.01 μ，二极管D2II的型号为1Ν4002，不锈钢筒体14的规格为Φ50χ45，内螺纹螺杆15的规格为Μ4Χ15，电路板17的直径为Φ40，接线端子18规格为3.81mm,防水过线头20规格为M12*l.5，隔离板21直径为Φ44。
[0059]实施例4:如图1-3所示，与实施例1基本相同，不同之处在于所述热电偶4为R型。
[0060]具体参数设计如下:
[0061]用于R型热电偶的信号变送，温度测量范围为300-1600°C，电源电压为18-32VDC，输出电流信号为4_20mA,外部负载电阻小于350 Ω。
[0062]为适应上述要求，本实用新型的主要元件规格型号选择为:XTR101芯片I型号为S0L-16封装，电阻Rf的阻值为2kQ，二极管DJ的型号为1N4001，调零电位器RPj的设定值为12.5 Ω，电阻R26的阻值为51 Ω，调满电位器RP27的设定值为41.81 Ω，电阻R38的阻值为2.5kQ，电容Q9为0.01 μ，电容C21为0.01 μ，二极管D2Il的型号为1Ν4002，不锈钢筒体14的规格为Φ50χ45，内螺纹螺杆15的规格为Μ4Χ15，电路板17的直径为Φ40，接线端子18规格为3.81mm,防水过线头20规格为M12*l.5，隔离板21直径为Φ44。
[0063]上面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，其特征在于:包括芯片(丨)、电阻札(之)、二极管(3),热电偶“)、调零电位器0、电阻民“)、调满电位器尺？2⑴、电阻尺3 (8).电容(幻、电容(川)、二极管02〔10、外部电源(12^外部负载(13^电路板(^)、接线端子(18)； 所述芯片(1)的引脚5、6连接调满电位器(7),调零电位器(5)的一端连接芯片(1)的引脚10，调零电位器(5)的另一端连接二极管I 0、电阻尺2(已)、电阻％(3)的阳极与电阻札(2)连接后再连接到芯片(1)的引脚11，电阻札(2)的另一端与电阻民(6)的另一端连接后再连接到乂11？101芯片(1)的引脚3，电容(9)与电阻尺3 (8)并联，芯片(1)的引脚7分别连接电阻尺3⑶、电容。2 (10)的阴极、外部负载(13)^^^41^101芯片(1)的引脚8连接二极管02 (11)的阴极，二极管02 (11)的另一端连接电容4 (10)的阳极和外部电源(12)的正极，外部负载(13)的阳极与外部电源(12)的负极连接； 所述热电偶(4)的正负极分别连接芯片(1)的引脚10和4 ； 所述电路板(17)设计成圆形并且两面焊接元件，接线端子(18)焊接在电路板(17)上，接线端子(18)共有4个端子且分别连接热电偶(4)的正负极、外部电源(12)正极和外部负载(13)的阴极。
2.根据权利要求1所述的袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，其特征在于:所述热电偶(4)为1(型、了型、3型或者I？型。
3.根据权利要求1或2所述的袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，其特征在于:所述调零电位器％ (5)的最大阻值为100 ^。
4.根据权利要求1或2所述的袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，其特征在于:所述调满电位器即2 (7)的最大阻值为1000。
5.根据权利要求1或2所述的袖珍型两线制热电偶变送器的电路结构，其特征在于:所述外部电源(12)的电压范围为18-32^0(^
【文档编号】G01D5/14GK204128570SQ201420537148
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】黄宋魏, 葛鹏, 于桂明, 夏正一, 童雄, 和丽芳 申请人:昆明理工大学