自动化仪表第二章.ppt

* * 变送器是基于负反馈原理工作的。组成部分：测量部分（即输入转换部分）、放大器、反馈部分等三个。 测量部分：检测被测变量x，并将其转换成能被放大器接受的输入信号zi（电压、电流、位移、作用力或力矩等信号）。比如：力平衡式差压变送器将被测差压转换为作用力，电容式差压变送器将差压转换为电容。 反馈部分：把变送器的输出信号y转换成反馈信号，再回送至输入端。 放大器：zi与调零信号z0的代数和同反馈信号zf进行比较，其差值送入放大器进行放大，并转换为标准输出信号y。 KF》1，即当满足深度负反馈的时候，此时输入放大器的偏差信号ε近似为零，有zi+z0≈zf。-------平衡原理：在KF》1的条件下，变送器输出与输入之间的关系取决于测量部分和反馈部分的特性，而与放大器的特性几乎无关。如果转换系数C和反馈系数F是常数，则变送器的输出与输入将保持良好的线性关系。 * 零点迁移后，变送器的输入输出特性的斜率没有改变，即变送器的量程不变。 * * 差压变送器部分介绍：力平衡式差压变送器、电容式差压变送器等两种。 力平衡式差压变送器构成方框图分析：测量部分将被测差压转换为相应的输入力Fi，该力与电磁反馈机构输出的作用力Ff一起作用杠杆系统，使杠杆系统产生微小的位移，再经位移检测放大器转换为统一的直流电流输出信号。基于力矩平衡原理工作，以电磁反馈力产生的力矩去平衡输入力产生的力矩。采用深度负反馈，所以被测差压和输出电流之间成线性关系，故测量精度较高。 工作原理：被测差压p1、p2分别引入测量元件3的两侧，膜盒就将两者之差转换为输入力Fi。此力作用于主杠杆的下端，使主杠杆以轴封膜片4为支点而偏转，并以力F1沿水平方向推动矢量机构。矢量机构将推力F1分解成F2和F3，F2使矢量机构的推板向上移动，并通过连接簧片带动副杠杆14，以M为支点逆时针偏转。这使固定在副杠杆上的差动变压器13的检测片（衔铁）12靠近差动变压器，使两者间的气隙减小。检测片的位移变化量通过低频位移检测放大器15转换并放大为4-20mA的直流电流Io，作为变送器的输出信号。同时，该电流又流过电磁反馈机构的反馈动圈16，产生电磁反馈力Ff，使副杠杆顺时针偏转。当反馈力Ff所产生的力矩和输入力Fi所产生的力矩平衡时，变送器便达到一个新的稳定状态。此时，放大器的输出电流Io反映了被测差压的大小。 M0----调零弹簧产生的力矩。Kf---电磁反馈机构的电磁结构常数。 * （三）转换放大电路 作用： 将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输出信号。 实现零点调整、正负迁移、量程调整、阻尼调整等功能。 电路包括电容－电流转换电路及放大电路两部分。 转换放大部分的电路原理方框图 振荡器 解调器 稳压源 调零及 零点迁移 功放和 输出限制 量程调整（负反馈） 基准电压 IC1 IC3 ＋ － E 12～45V Ci1 Ci2 RL I 0 4～20mA 共模信号 － － ＋ 差动信号 振荡控制放大器 前置放大器 1.电容－电流转换电路 振荡器 包括VT1、变压器T1等，向Ci1和Ci2提供高频电源 将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动电流信号 (电流变化值)。包括：振荡器、解调和振荡控制电路。 是一种变压器反馈型振荡电路，其振荡频率由检测电容和变压器次级绕组的电感决定。振荡器的输出幅值由控制放大器 IC1 的输出电压Uo1决定。 L-变压器一个输出绕组的等效电感 C-其大小取决于变送器的差动电容值。 C 解调和振荡控制电路 (包括解调器和振荡控制电路) Ii = I2 - I1 = ( I2+ I1) 解调(即相敏整流)后输出两组电流信号 ：差动信号和共模信号，使后者保持不变，可得 Ci2-Ci1 Ci2+Ci1 = K3 Ci2-Ci1 Ci2+Ci1 振荡器 T 1 IC 1 C 8 R 9 R 7 R 8 R 6 C 11 R i U R C 17 VD 1 VD 5 VD 2 VD 6 VD 4 VD 8 VD 3 VD 7 C i 2 C i 1 1 12 11 2 3 10 U 01 U i 1 U i 2 I 2 I 1 I 1 I 2 I 1 I 2 I1 I2 UR-基准电压源。 C11、C17的值远远大于差动电容Ci1、Ci2的大小，故Ci1、C17串联后等效电容近似等于Ci1，同样Ci2、C17串联后等效电容近似等于Ci2。 振荡控制放大器：使I1+I2等于常数，即IC1的输入端电压信号近似相等：Ui1=Ui2 线性调整电路(包括VD9、VD10、C3、R22、R23、RP1等) 检测元件中分布电容的存在，使差动电容的相对变化值减小，造成非线性误差，故设计了线形调整电路。 分布电容存在，则Ci1变为Ci1+C0，Ci2同样。故 电路通过提