傳感器技術(shù)已日趨成熟．磁致伸縮液位傳感器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。雖然傳感器制造技術(shù)在飛速發(fā)展，但傳感器(敏感器件)輸出的信號還存在一些問題，如：溫漂問題，各種傳感器都存在零點(diǎn)和靈敏度溫漂。必須減小漂移，滿足檢測和控制的精度要；各種傳感器都存在非線性問題，對傳感器輸出的信號要進(jìn)行線性化；大部分傳感器的輸出信號都比較小，尤其是金屬膜傳感器輸出的信號更小，必須放大并使輸出信號標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)變送器信號調(diào)理電路可以解決上述問題。在變送器的開發(fā)應(yīng)用中，常常會遇到所需的變送器的輸出。與已有的變送器的輸出不同，或用戶已有的變送器的輸出不能滿足新的需求，這就需要改變變送器原來的輸出。為了滿足各種客戶的需求，就需有各種輸出的變送器。例如：作為二型表，標(biāo)準(zhǔn)輸出多為0--10ma。或0一iov等等。而目前應(yīng)用的三型表．卻是4-20ma或l-5v的。它們之間如何變換．是我們必須篇決的問題。
一、變送器信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)
1．溫度漂移的處理
傳感器的溫度漂移，可分為零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂移。零點(diǎn)溫漂即傳感器不受壓時的輸出由溫度變化引起的漂移，在傳感器的應(yīng)用中，經(jīng)常用恒流供電，零點(diǎn)及其溫漂的補(bǔ)償方法可用電阻串并聯(lián)法，采用圖1所示的電路可有效的解決零點(diǎn)及其溫漂問題。恒流供電橋路的傳感器，其靈敏度溫度補(bǔ)償通常采用的電路如圖2所示．其中r的網(wǎng)路中rt為溫度系數(shù)與靈敏度溫漂同向的熱敏電阻，弧、rp、r衛(wèi)為溫度系數(shù)可忽略的電阻，用來調(diào)整rt的溫度系數(shù)。經(jīng)上述零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償?shù)膫鞲衅鞯妮敵鲂盘柤纯梢暈樵谝欢ǖ臏囟确秶鷥?nèi)與溫度變化無關(guān)。
2．放大及非線性的處理
任何力敏傳感器的非線性都有大小、正負(fù)之分．信號的處理和傳輸時要進(jìn)行線性化處理，使最后得到的信號與液位成線性關(guān)系．線性化電路就是根據(jù)非線性的大小和正負(fù)來設(shè)計(jì)的．線性化可以在信號處理的不同階段來進(jìn)行，有的在模擬信號階段進(jìn)行，有的在數(shù)字信號階段進(jìn)行。
12腳與6腳連接后調(diào)整電阻r8，可以調(diào)節(jié)正非線性；12腳與1腳連接后調(diào)整電阻r8．可以調(diào)節(jié)負(fù)非線性。對通常應(yīng)用要求的精度如：±0．5％fs，在適當(dāng)?shù)牧砍谭秶鷥?nèi)，使用簡單的正負(fù)反饋的修正就足夠了；小量程的傳感器應(yīng)用到大量程中，非線性會增大，有時用簡單的正負(fù)反饋修正進(jìn)行線性化比較困難，使用數(shù)字線性化方法，，也可以采用多點(diǎn)修正方法。
對于輸出信號很小。甚至只有幾mv的傳感器在制作4—20ma液位變送器時，可以使用性能優(yōu)良的儀表放大器，如inall8．對溫度補(bǔ)償、線性化、放大以及輸出全面考慮。設(shè)計(jì)出滿足需求的液位變送器電路。也可以應(yīng)用變送器電路塊，如xtrl06，這是美國bb公司的產(chǎn)品。具體電路如圖3所示，用該電路組裝的變送器，經(jīng)過長期運(yùn)行，各方面的性能都很好，其中用wl調(diào)零點(diǎn)．w2調(diào)量程，r3調(diào)靈敏度溫漂，r8調(diào)線性。
二、變送器輸出的變換
1．4--20ma變換為o-5v
1．1利用0p295放大器的變換電路
op295為雙運(yùn)放電路。噪聲低，精度高，可輸入和輸出正負(fù)信號。單電源工作3—36v．低失調(diào)電壓300uv，高開環(huán)益1000vimv，每個放大器的電源電流為150“a，輸出電流±18 ma。工作溫度_40-125℃。是一種很好的放大器。用op295放大器構(gòu)成的4—20ma變換為0—5v的原理中rl為取樣電阻，wi和w2分別為調(diào)零位和滿位的電位器．二極管組用于共模調(diào)整，8v電壓可用lm317得到。該電路組裝調(diào)試便捷，精度高。
1．2利用bb公司的rcv420的變換電路
rcv420是bb公司的產(chǎn)品。它能將4--20ma變換為o-5v。它的電源電壓額定值±15v，靜態(tài)電流3ma，工作溫度范圍一55—125℃。雖然說明書中給出的電源是雙電源，但也可以應(yīng)用于單電源0--24v的場合，這就十分方便。應(yīng)用時不加任fq夕l,部元件。
2．4-20ma變換為0--10ma
把4—20ma變換為0—10ma的電路如圖6所示。這個電路雖然比較復(fù)雜，但性能穩(wěn)定可靠。設(shè)r1上的壓降(取樣電壓)為vi，經(jīng)推導(dǎo)可以得到流經(jīng)r址的電流為i=(vi—i)／r1l。很顯然，如果變送器在零位時輸出4ma，在250q的取樣電阻的壓降為lv，于是i=0。如果變送器輸出為20ma，vi=5v，則i=(5—1)／rll，適當(dāng)選取rll。可得i---loma。
3．雙4_20ma輸出
有時為應(yīng)用方便，一個變送器需用兩個或多個4-20ma輸出。給出了在實(shí)際應(yīng)用中很成功的解決方法。實(shí)際電路i±iop295和9015pnp管構(gòu)成，調(diào)解r1使其輸出為4--20ma，就成了雙4_20ma輸出。這個電路輸出穩(wěn)定可靠。
三、結(jié)語
本文介紹的液位傳感器的信號調(diào)理電路以及各種變送器的變換電路，是作者實(shí)際工作的總結(jié)，用該方法設(shè)計(jì)的液位變送器。經(jīng)多年的實(shí)際應(yīng)用，說明用本文提供的設(shè)計(jì)方法制作的變送器性能優(yōu)良運(yùn)行可靠。
關(guān)鍵詞：傳感器 液位傳感器 變送器 液位變送器 電位器