适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号传输电路，特别涉及一种适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统。
【背景技术】
[0002]电容式传感器通常采用微位移技术制造，具有结构简单，抗震性好，工作可靠的特点，采用差动电容式结构可以有效的提高输出信号幅度和克服环境温度对测量值的影响，目前被广泛使用。其采用将被测量的标的参数(压力、流量、物位等)转换成电容量变化，然后再通过其它转换电路将该电容量的变化转换成所需的信号(电流、电压、频率等)供后续过程控制使用。由于电容式传感器一般在测量时电容量变化较小(几十?几百PF)，采用导线长距离直接传输电容信号会受到导线分布电容的影响和外界的其它干扰，会大大影响测量精度，甚至无法正常工作，但在一些特殊的人员不方便进出，对电子元器件使用寿命有影响的测量场合，出于可靠性考虑，需要现场传感器精简电路，尽少的使用电子元器件完成现场测量。
【发明内容】
[0003]本发明是针对差动电容传感器远距离传输影响精度的问题，提出了一种适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统，实现远距离传输电容传感器输出信号的目的。
[0004]本发明的技术方案为:一种适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统，包括安装在现场的差动电容传感器测量端和安装在控制室的信号接收处理端，两端经多芯导线联接，差动电容传感器测量端包括高频振荡器、解调器、线性校正电路，信号接收处理端包括检测电源控制器和电流转换放大电路，检测电源控制器给现场测量端的高频振荡器供电，高频振荡器输出高频交流电压施加于差动电容传感器回路，将现场传感器产生的电容量变化通过由四对二极管构成的解调器转换成直流电流信号后，再进过线性校正电路后校正后，通过导线送入检测电源控制器调整，最后经过电流转换放大电路完成信号转换。
[0005]所述高频振荡器由两个并联的NPN型晶体管Ql、Q2、电阻R4、电容C7?Cll、变压器BI组成，电容ClO并联在晶体管Ql、Q2的集电极和发射极，晶体管Ql、Q2的集电极与变压器BI的引脚7相连，晶体管Ql、Q2发射极与变压器BI的引脚6相连，晶体管Ql、Q2基极分与电容Cl I和电阻R4—端相连，电容Cll另一端与变压器BI引脚8相连，电阻R4另一端与变压器BI引脚5相连，变压器BI中的BlD的引脚5-7为原级绕组，变压器BI中的BlE的引脚6_8为反馈绕组，变压器BI引脚5接检测电源控制器供电正极，变压器BI引脚8接检测电源控制器供电负极；，传感器的激励电压由变压器BI中的BlA的引脚1-12、B1B的引脚2-1、B1C的引脚3-10联接的三个绕组产生交流激励电压，变压器BI的引脚12、11、10分别经电容07工8、09与被检测差动电容传感器等效电容Cl和C2的公共接点相连，变压器BI的引脚12、11、10与检测电源控制器相连，将检测信号送到检测电源控制器。
[0006]所述被检测差动电容传感器等效电容Cl和C2两端分别串联电容C3、C4用于提高系统的耐压等级，解调器由二极管Dl?D8组成，二极管采用四组每组两个串联结构，每组两个二极管正负端相连，二极管D5与Dl串联，D6与D2串联，二极管D8与D4串联，D7与D3串联，电容Cl另一端经电容C3串联连接二极管D5正极和D6负极，电容C2另一端经电容C4串联连接二极管D8正极和D7负极，二极管Dl负极与D3正极相连，二极管D2正极与D4负极相连，二极管Dl负极、二极管D2正极、二极管D3正极分别连接变压器BI的1、2、3引脚。
[0007]所述线性校正电路由二极管09、010、电阻1?1、1?2、1?3、电容05工6组成，变压器81引脚I经电容C5串联分别与二极管D9正极，DlO负极连接，D9负极经电阻R3串联与变压器BI引脚10连接，DlO正极经电阻R2串联与变压器BI引脚12连接，电阻Rl并联在二极管D9负极与DlO正极之间，电容C6并联在变压器BI引脚I和12之间。
[0008]所述检测电源控制器由运算放大器IClA LM1558、第一基准电压REF3033、电阻R5?R8、电容C12组成，运放IClA输出端引脚I连接高频振荡器供电工作电源正极连接，运放IClA反相输入端引脚2连接变压器BI的10引脚，并且连接电阻R7和R8的连接点，R7另一端接第一基准电压I，R8另一端接工作电源负极，运放IClA同相输入端引脚3连接变压器BI的12引脚，并且连接电阻R5和R6的连接点，电阻R5另一端接第一基准电压，电阻R6另一端接参考点，电容C12并联在运放IClA引脚I和2之间，运放IClA的输入端接收两个电压信号，一为基准电压，一为振荡器次级激励电压通过Cl、C2产生的交流电流经二极管整流后产生的直流电流在电阻R5?R8产生的比较电压，由运算放大器构成的负反馈电路使上述两个电压在输入端相等。
[0009]本发明的有益效果在于:本发明适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统，将现场检测到的电容量变化就地转换成直流电流信号，通过导线远距离传输，信号的传输不受长距离导线的分布电容影响，传输距离可达到I?2KM，控制室信号接收处理端可将信号处理转换成所需电信号。
【附图说明】
[0010]图1为本发明适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统电路图。
【具体实施方式】
[0011]适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统是由安装在现场的差动电容传感器测量端和安装在控制室的信号接收处理端，两端经多芯导线联接构成一个完整的系统。该电路系统包括安装在现场测量端的高频振荡器、解调器、线性校正电路和安装在控制室信号接收处理端的检测电源控制器和电流转换放大电路完成信号转换和输出。
[0012]测量采用低功耗的直流--交流--直流变换技术，由安装在控制室信号接收处理端的检测电源控制器通过一对导线向安装在现场测量端内置的高频振荡器供电，输出高频交流电压施加于电容传感器回路，将现场传感器检测标的物产生的电容量变化通过就地配置的由四对二极管构成的解调器转换成直流电流信号，采用3芯导线将直流电流信号进行远距离的传输，再经过信号接收处理端的电流转换放大电路完成信号转换和输出。
[0013]如图1所示一种适用于远距离传输差动电容传感器信号的电路系统，安装现场测量端Cl、C2为差动电容传感器等效电容，在本实施例中使用上海自动化仪表有限公司生产的金属膜盒差动电容传感器，检测标的可以使C1、C2的电容量朝相反方向变化，分别串联在Cl、C2两端的C3、C4用于提高系统的耐压等级，解调器由二极管Dl?D8组成，在本实施例中使用1N4148，二极管采用四组每组两个串联结构，每组两个二极管正负端相连可提高系统耐压和减少二极管内部短路引起的故障，Cl另一端经电容C3串联连接二极管D5正极和D6负极，二极管D5与Dl串联，D6与D2串联，C2另一端经电容C4串联连接二极管D8正极和D7负极，二极管D8与D4串联，D7与D3串联，二极管Dl负极与D3正极相连，二极管D2正极与D4负极相连，Dl负极、D2正极、D3正极分别连接到高频振荡器电路的变压器BI的1、2、3引脚，此1、2、3引脚为变压器三组输出交流激励电压的绕组;安装在现场测量端内置的高频振荡器由两个并联的NPN型晶体管Q1、Q2在本实施例中使用2N9011、电阻R4、电容C7?C11、变压器BI组成，电容ClO并联在晶体管Ql、Q2的集电极和发射极，晶体管Ql、Q2的集电极与变压器BI的引脚7相连，晶体管Q1、Q2发射极与变压器BI的引脚6相连，晶体管Ql、Q2基极分与电容Cll和电阻R4—端相连，电容Cll另一端与变压器BI引脚8相连，电阻R4另一端与变压器BI引脚5相连，BlD的引脚5-7为原级绕组、BlE的引脚6-8为反馈绕组，变压器BI的引脚12、11、10分别经电容〇7工8、09与传感器等效电容(:1和02的公共接点相连，变压器81的引脚8、5、12、11、10与安装现场压力测量端信号输出线AX、BX、CX、DX、EX相连;安装现场压力测量端线性校正电路由二极管09、010、电阻1?1、1?2、1?3、电容05工6组成，变压器81引脚1经电容05串联分别与二极管D9正极，D1负极连接，D9负极经电阻R3串联与变压器BI引脚1连接，D1正极经电阻R2串联与变压器BI引脚12连接，电阻Rl并联在二极管D9负极与DlO正极之间，电容C6并联在变