温度变送器按工作原理分类,主要是热敏元件的不同, 有:热电偶,热电阻(金属),和半导体热敏电阻。带传感器的变送器通常由两部分组成:传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻;信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成(由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的,因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器),有些变送器增加了显示单元,有些还具有现场总线功能。
供电电源引起的故障
正常的温度变送器供电范围是9~30VDC,或者8.5~30VDC,客户现场使用较多的是12VDC、24VDC直流开关电源。一般情况下,电源不会对温度变送器造成损坏。如果电源出现问题,就很有可能损坏温度变送器。
(1)供电电压偏低。温度变送器供电电路的设计一般情况是留有余量的,如果低于标准供电电压2~3VDC(当然,低功耗的温度变送器根据不同的输出,可以做到5VDC供电,甚至3.3VDC供电),在确保温度变送器正常功耗的情况下,温度变送器是可以正常工作的。即使不能满足温度变送器正常工作所需的功耗,温度变送器只是不会正常工作,也不会损坏。
(2)供电电压偏高。一般情况下,高电圧不能超过32VDC,超过基本会损坏温度变送器。即使侥幸电源电路中没有元件烧毁,也会降低其使用寿命。
(3)共用电源的问题。在系统中,多数设备共用同一电源的现象非常普遍。一般情况下,同一功耗量级的设备基本会相安无事,就怕系统中有大功率的设备或者不断起停的设备,轻则会造成电荷堆积引起干扰,重则会产生浪涌。因此,工程师在设计电路时,好具体分析下所用的设备和仪器仪表,将不同类型的设备、仪器仪表分开供电,做到互不干扰、互不影响
热电偶变送器电路和热电阻变送器相似,主要区别为冷端补偿和线性化电路。冷端补偿电跻相对比较简单,而线性化电路则比较复杂,下面只对线性化电路进行分析。
电偶线性化的方法是根据热电偶自身电压与温度的作线性关系,将运放输人电压与输出电流拟合成若干分段直线,且逼近热电偶自身的电压和温度非线性关系,此时输出电流与温度为近似线性关系。线性调整的是分段改变运放的放大倍数,使其成为分段直线。具体做法是使二极管补偿电阻组成的折线并联支路在输人信号的不同位置相续起作用。
根据热电阻和热电偶变送器电路的分析结果,可制作相应的辅助软件,简化传感器类型和测温范围变化时需对电路相关参数进行调整的过程软件中可利用分析公式,计算出各输出值,然后通过逐步改变相关电路参数如线性化调整电阻、放大倍数调整电阻和调零、调满电阻等,使输出电流I、满足4-20mA的线性输出,实现不同测量条件卜,迅速确定电路参数的功能。