自动校准装置的制作方法

1.本实用新型涉及信号校准技术领域，具体涉及自动校准装置。


背景技术：

2.振动变送器、温度传感器、电流传感器等检测装置广泛应用于汽轮机、水轮机、风机、电机、泵、齿轮箱等机械设备中，为了实时掌握这些设备的运行状态，避免和减少事故的发生，发挥最大效益，做到科学管理和预知维修，必须对这些设备的运行状态进行实时监测，保证设备的健康、高效运行。电机数据记录器可有效的检测到电机的运行状态，实时对设备进行监控和诊断。电机数据记录器在出厂前需对接收振动变送器的4～20ma信号、温度信号、电流信号进行校准，目前市面上的校准设备价格昂贵，且不能自动校准，信号需一个一个手动校准，极大的影响工作效率。


技术实现要素：

3.1、实用新型要解决的技术问题
4.针对校准设备需手动校准，效率较低的技术问题，本实用新型提供了自动校准装置，它能够同时自动校准被校准对象所需的4～20ma信号、温度信号、电流信号，提高效率。
5.2、技术方案
6.为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：一种自动校准装置，包括电源电路、处理器、通讯电路、4～20ma校准电路、温度校准电路、电流校准电路，所述电源电路分别与处理器、通讯电路、4～20ma校准电路、温度校准电路、电流校准电路连接，所述处理器分别与与4～20ma校准电路、温度校准电路、电流校准电路连接，所述4～20ma校准电路、温度校准电路、电流校准电路均与被校准对象连接，所述通讯电路一端连接处理器，通讯电路另一端用于连接被校准对象。
7.可选的，所述4～20ma校准电路包括依次连接的信号给定电路、电压跟随器、缓冲电路以及4～20ma信号发生电路。
8.可选的，所述4～20ma校准电路输出端为二线制输出模式，4～20ma校准电路输出端一端为+dc24v电源端，另一端为电流信号端。
9.可选的，所述温度校准电路包含等效电阻电路和与等效电阻电路连接的缓冲电路。
10.可选的，所述电流校准电路包括依次连接的交流电压降压电路、缓冲电路和0～5a信号发生电路。
11.可选的，所述4～20ma校准电路提供多路校准电流信号，所述温度校准电路提供多路校准温度电阻信号，所述电流校准电路提供多路校准电流信号。
12.可选的，所述等效电阻电路包括多个串并联连接的低温漂电阻。
13.可选的，所述交流电压降压电路包括多个串并联连接的限流电阻。
14.可选的，所述电源电路包括依次连接的dc24v稳压滤波电路、dc24v转换dc5v电路
以及dc5v转换dc3.3v电路。
15.可选的，所述限流电阻为低温漂功率电阻。
16.3、有益效果
17.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
18.(1)本技术实施例提出的自动校准装置，被校准对象(电机数据记录器)将需要校准的信息通过通讯电路输送给处理器，处理器分别控制4～20ma校准电路、温度校准电路、电流校准电路对被校准对象进行校准，能够同时自动校准被校准对象所需的4～20ma信号、温度信号、电流信号，能极大挺高工作效率及准确度，提高效率。
19.(2)本技术实施例提出的自动校准装置，4～20ma校准电路提供多路校准电流信号，所述温度校准电路提供多路校准温度电阻信号，所述电流校准电路提供多路校准电流信号。多路校准信号起到冗余备份的作用。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提出的自动校准装置的原理框图。
21.图2为本实用新型实施例提出的自动校准装置的电源电路的原理图。
22.图3为本实用新型实施例提出的自动校准装置的4ma和20ma校准电路的原理框图。
23.图4为本实用新型实施例提出的自动校准装置的4ma校准电路的原理图。
24.图5为本实用新型实施例提出的自动校准装置的温度校准电路的原理框图。
25.图6为本实用新型实施例提出的自动校准装置的5a电流校准电路的原理框图。
26.图7为本实用新型实施例提出的自动校准装置的5a电流校准电路的原理图。
具体实施方式
27.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
28.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本实用新型要求保护的范围内。
29.如图1所示，本实施例的自动校准装置，包括电源电路2、处理器6、通讯电路7、4～20ma校准电路3、温度校准电路4、电流校准电路5，所述电源电路2分别与处理器6、通讯电路7、4～20ma校准电路3、温度校准电路4、电流校准电路5连接，所述处理器6分别与与4～20ma校准电路3、温度校准电路4、电流校准电路5连接，所述4～20ma校准电路3、温度校准电路4、电流校准电路5均与被校准对象1连接，所述通讯电路7分别连接处理器6和被校准对象1。被校准对象1(电机数据记录器)将需要校准的信息通过通讯电路7输送给处理器6，处理器6分别控制4～20ma校准电路3、温度校准电路4、电流校准电路5对被校准对象1进行校准，能够同时自动校准被校准对象1所需的4～20ma信号、温度信号、电流信号；能极大挺高工作效率及准确度，提高效率。
30.电源电路2为系统提供dc24v、dc5v、dc3.3v电源；处理器6控制校准信号的发送，并通过通讯电路7把实时通讯信号发送到被校准对象1，同时接收来自被校准对象1的通讯数据。
31.如图2所示，电源电路2为系统提供dc24v、dc5v、dc3.3v电源，电源电路2也可为其它电源进线方式，比如ac220v，只需加入ac220v转换dc24v电路即可，此处不做复述。电源电路包含dc24v转换dc5v电路及dc5v转换dc3.3v电路，电源电路输入电源为dc24v，dc24v经稳压滤波后，经dc5v电路转换为dc5v电源，给4～20ma校准电路、温度校准电路和电流校准电路的缓冲电路提供dc5v电源；dc5v转换dc3.3v电路给处理器及485通讯电路提供电源。需要说明的是，本技术没有对电源模块u1和u2型号有所限制，根据实际情况可以是任意能够实现本实用新型相关功能的芯片。在具体实施中，vcc为电路的供电电压，gnd为电线接地端，z1为瞬态抑制二极管，防止进线电压过高，保护电源模块u1不会超过耐受电压值；c1和c2电容为滤波储能电路，本实施例dc24v转换dc5v电源模块为u1，电源模块u1输出后经c3和c4电容滤波后实处稳定的dc5v。
32.进一步的，在具体实施中，u2为同步降压ic芯片，可在宽输入电源上实现2a连续输出电流，具有良好的负载和线路调节能力。该电路输入电压为5v，输出电压vout为3.3v；5v输入电压经电容c7滤波后进入u2的vin管脚，启动电阻r3提供给u2的管脚一个高电平信号，芯片工作；反馈电路由分压电阻r1、r2和滤波电容c5组成，r1和c5起到一个滤除高频噪声的作用。r1上端接输出电压vout，反馈电压信号fb为0.6v，根据输出电压vout为3.3v可反推电阻r1和r2的阻值，r1和r2的阻值确定后即可得到输出电压3.3v；u2的输出管脚，经输出滤波电抗l1和滤波电容c8后，可得到稳定的输出电压3.3v。
33.如图3所示，本实施例只做4ma和20ma电路原理的描述，不对连续4～20ma进行描述，原理相同，在得知4ma和20ma的数值情况下，可通过软件计算斜线的斜率得到。
34.具体实施中，处理器6发出4ma校准信号指令处理器信号1后，经信号缓冲电路33把处理器信号1转换为模拟量信号，并放大，提供给继电器k1线圈，之后继电器k1闭合，4ma电路31产生的高精度4ma标准信号提供给被校准对象，并通过软件对信号进行处理；之后，处理器停止发送4ma校准信号指令处理器信号1，继电器k1断开，4ma校准信号消失。
35.具体实施中，处理器6发出20ma校准信号指令处理器信号2后，经信号缓冲电路33把处理器信号2转换为模拟量信号，并放大，提供给继电器k2线圈，之后继电器k2闭合，20ma电路32产生的高精度标准信号提供给被校准对象1，并通过软件对信号进行处理；之后，处理器6停止发送20ma校准信号指令处理器信号2，继电器k2断开，20ma校准信号消失。4～
20ma信号校准过程完成。
36.如图4所示，该电路包含信号给定电路、电压跟随电路和4ma信号发生电路。本实施例没有对精密电流输出变送器u4型号有所限制，根据实际情况可以是任意能够实现本实用新型相关功能的芯片。信号给定电路由电阻r5、r6、r7和电容c9组成，信号给定电路参考电压+2.5v和u4参考电压输出管脚连接；r6和r7为并联结构，r7为可调电阻，电阻r6、r7和电容c9起到一个滤除高频噪声的作用。通过调节r7的阻值，使电压跟随器(运算放大器)u3的正向输入端电压为0.8v；
37.电压跟随器(运算放大器)u3反向输入端和输出端连接，电源端和变送器u4的稳压端连接，u3的接地端和变送器u4的反向电流输入端连接，电压跟随器u3可提高电路输出能力，输出电压为0.8v。
38.4ma信号发生电路由电流输出变送器u4和外围电路组成，电流输出变送器u4为100倍增益的电流输出芯片；r8为输入限流电阻，变送器u4的正向电流输入端和r8连接，输入电流为0.04ma，二极管d1和变送器u4电压输入端v+连接，起到电源和信号防反接作用，变送器u4输出端输出标准4ma电流信号，电容c10为输出滤波电容，对输出噪声进行滤除。外部晶体管q1传导大部分的输出电流，减少温升对u4的影响。
39.所述4～20ma校准电路输出端为二线制输出模式，4～20ma校准电路输出端一端为+dc24v电源端，另一端为电流信号端。
40.如图5所示，本实施例只做pt100在0度的等效电阻电路和100度的等效电阻电路原理的描述，不对其它pt100在各个温度点的等效电阻电路进行描述，原理相同，pt100的温度等效电阻曲线可通过在在0度的等效电阻和100度的等效电阻斜率计算得出。需要说明的，pt100的等效电阻电路所需电阻为高精度低温漂电阻，要求最少电阻阻值精度在0.1％及以下，从而保证等效电阻的精度，进而保证温度电阻校准电路的精准性。
41.具体实施中，处理器6发出0度温度校准信号指令处理器信号3后，经信号缓冲电路43把处理器信号3转换为模拟量信号，并放大，提供给继电器k3线圈，之后继电器k3闭合，pt100在0度的等效电阻电路41产生的高精度0度温度校准信号提供给被校准对象1，并通过软件对信号进行处理；之后，处理器6停止发送0度温度校准信号指令处理器信号1，继电器k3断开，0度温度校准信号消失。
42.具体实施中，处理器6发出100度温度校准信号指令处理器信号4后，经信号缓冲电路43把处理器信号4转换为模拟量信号，并放大，提供给继电器k4线圈，之后继电器k4闭合，pt100在100度的等效电阻电路42产生的高精度标准信号提供给被校准对象1，并通过软件对信号进行处理；之后，处理器6停止发送100度温度校准信号指令处理器信号4，继电器k4断开，100度温度校准信号消失。温度信号校准过程完成。
43.在具体实施中，pt100等效电阻电路由高精度低温漂电阻组成，为保证等效电阻的精度，电阻采用多路串并联的结构方式组成。
44.如图6所示，本实施例只做5a电流校准电路原理的描述，不对其它大小电流数值进行原理描述，原理相同。具体实施中，处理器6发出电流校准信号指令处理器信号5后，经电流信号缓冲电路52把处理器信号5转换为模拟量信号，并放大，提供给继电器k5线圈，之后继电器k5闭合，5a电流校准电路51产生的高精度电流校准信号提供给被校准对象，并通过软件对信号进行处理；之后，处理器6停止发送电流校准信号指令处理器信号5，继电器k5断
开，电流校准信号消失，电流校准过程完成。
45.如图7所示，电流电路为ac220v进线方式，也可为其它电压进线方式，比如ac380v等，此处不做复述。交流电压降压电路包括限流电阻rx，限流电阻rx为高精度低感低温漂功率电阻，由多个电阻串并联组成，要求最少电阻阻值精度在1％及以下，为减少功率电阻发热导致电阻阻值降低，要求每个功率电阻的实际发热功率为电阻标称功率的十分之一。通过以上措施，从而保证输出电流的精度。
46.具体实施中，压敏电阻rv1接入输入电源的正负极，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害，交流恒压电源u5把输入电压ac220v变为ac2v，之所以输出需低电压，是为了减小本装置的总体发热量，从而减少本装置的体积。交流恒压电源u5输出也可为其它电压，原理相同。rx为限流功率电阻，总阻值为0.4ω，从而保证输出电流为5a。
47.所述4～20ma校准电路3提供多路校准电流信号，所述温度校准电路4提供多路校准温度电阻信号，所述电流校准电路5提供多路校准电流信号。多路校准信号起到冗余备份的作用。
48.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。