在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于高可靠性的需要，傳感器信號(hào)處理電路以原理簡(jiǎn)單、可靠的模擬信號(hào)為主，但不能完成非線性溫度信號(hào)線性化補(bǔ)償，無法對(duì)熱電偶進(jìn)行精密冷端補(bǔ)償，無法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件靈活進(jìn)行量程遷移等參數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致其測(cè)溫精度不夠。同時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)各種溫度信號(hào)通用處理，導(dǎo)致模塊專一化、多樣化，給生產(chǎn)、維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)管理帶來不便，不具備靈活的人機(jī)接口，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況的適應(yīng)性不足。

基于此，研制了一種兩線制高精度通用隔離型溫度變送器，可通過人機(jī)接口靈活設(shè)置處理熱電阻、熱電偶、電阻、電壓等輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的高精度測(cè)量。同時(shí)，通過變壓器實(shí)現(xiàn)電源、輸入、輸出三端隔離，解決了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)串?dāng)_的問題，提高了變送器抗干擾能力。

總體設(shè)計(jì)方案主要包括電源系統(tǒng)、激勵(lì)模塊、冷端補(bǔ)償模塊、片選邏輯模塊、信號(hào)處理模塊、A/D模塊、MCU處理中心、D/A模塊、信號(hào)隔離模塊和V/I轉(zhuǎn)換模塊。其中，電源系統(tǒng)采用24Ｖ直流供電，經(jīng)由變壓器提供5Ｖ、3.3Ｖ隔離電源，為輸入、輸出兩側(cè)各模塊供電。激勵(lì)模塊為傳感器提供恒流激勵(lì)，冷端補(bǔ)償模塊為熱電偶傳感器提供冷端補(bǔ)償。

傳感器和冷端補(bǔ)償模塊的輸出信號(hào)連接至片選邏輯，由MCU處理中心控制，按設(shè)定時(shí)序選擇相應(yīng)通道信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理模塊調(diào)理成A/D采樣所需標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后，由A/D模塊采樣并傳輸至MCU。MCU根據(jù)不同傳感器類型，選擇對(duì)應(yīng)的算法，計(jì)算溫度。D/A模塊根據(jù)MCU指令輸出對(duì)應(yīng)控制電壓至信號(hào)隔離模塊，信號(hào)隔離模塊通過變壓器實(shí)現(xiàn)輸入、輸出信號(hào)電氣隔離，將控制電壓等幅傳輸至V/I轉(zhuǎn)換模塊，V/I轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)控制電壓實(shí)現(xiàn)兩線制4ｍＡ～20ｍＡ信號(hào)輸出。

溫度變送器采用通用化、模塊化設(shè)計(jì)。適用于熱電阻、所有類型熱電偶以及普通電阻、電壓輸入信號(hào)。可快速插拔，互為備份，具備高低限、斷線報(bào)警功能，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。為驗(yàn)證整機(jī)功能和精度，通過等效器分別模擬Pt100、Ｋ型熱電偶、WRe5- WRe26熱電偶三種常用類型傳感器信號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)，其量程分別為（0~500）℃、（0~1000）℃、（0~1800）℃。可以看出，變送器信號(hào)轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度優(yōu)于0.1％，滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

審核編輯：符乾江