DDZ-Ⅲ型热电偶温度变送器的设计线路

因为温度变送器是zui常用的工业自动化仪表之一，下面讨论一个实际的例子。DDZ-Ⅲ型仪表的一种热电偶温度变送器的简化线路图。其基本结构就是按图1-12的原则安排的。

图1-14中，热电动势E与铜电阻Rcu上的冷端温度补偿电动势相加后，送至运算放大器IC>的同相输入端。ICy的反相输入端则接受电位器RPp上的零点迁移电压及反馈电压V4，这两个电压在量程电位器RP上叠加，改变RPz触点的位置可以改变反馈电压的分压比，即改变反馈强度，因而改变整个变送器的量程。不过在这个电路中，当改变RPz触点位置时，也同时改变着零点迁移电压的分压比。因此在改变量程时，零点会被牵连变化，使用时必须过细到这—特点。

图：DDZ-Ⅲ型热电偶温度变送器的简化线路图

放大器ICz是一个低漂移高增益运算放大器，它根据加在同相端和反相端两个输入电压之差工作。为了方便，将这部分电路单独画出如图1-15所示。当热电动势E增大时，ICz输出正电压，经复合管VTR1、VT构成的电压-电流转换器，转化为恒流输出h。这个电流在方波电源的作用下，交替地通过输出变压器T的两个原边绕组，在副边绕组中感应出与/大小成正比的交变电流。此电流经整流滤波，即为变送器的直流输出电流。

热电偶温度变送器的设计线路

这里使用复合管VTa1、VT的目的是提高功率放大级的输入阻抗，减少运算放大器lCp的功耗，从而降低其温度漂移。输出端稳压管VD-zo的作用在于，当电流输出回路断线时，输出电流/仍可通过稳压管形成回路，保证电压输出信号不受影响。

图：热电偶温度变送器的功率放大及输出电路

图1-14变送器的反馈回路是由电流互感器T、整流滤波电路，以及由运算放大器IC;构成的非线性函数电路组成的。由于输出变压器T。的副边电流是正负对称的交变电流，串入一个电流互感器T便可以实现隔离反馈。T+的副边电流经检波滤波，在、C上可得到与输出电流l成正比的直流反馈电压V;，该电压经运算放大器IC┐和多段二极管折线逼近电路组成的非线性变换电路转换为电压V后，反馈到运算放大器ICz的反相输入端，实现对热电偶特性的线性化修正。关于非线性变换电路的细致结构，此处不再详述。

图1-14变送器的电源是由+24V直流电源供给的。为了提高变送器的抗共模干扰能力和有利于安全防爆，放大器需要在电路上与电源隔离。为此，+24V直流电源不直接与放大电路相连，需经直流-交流-直流变换，即先用振荡器把直流电源变为交流，然后通过变压器T,，以交变磁通将能量传递给副边绕组。zui后，将副边绕组上的交流电压整流、滤波、稳压，获得±9V的直流电压供给运算放大器。

zui后，讨论一下这个变送器采取的安全防爆措施。我们知道，很多化工及石油生产场所，常存在易燃易爆的气体或介质。在使用电动仪表时，如果不采取措施，在电路接通、断开或事故状态时，难免发生火花，引起爆炸或火灾。因此，用于这些易燃易爆场所的电动仪表，必须在结构上或电路上采取安全措施，例如，在DDZ—Ⅰ和DDZ—Ⅱ型电动单元组合仪表中常在结构上采取隔爆措施，使仪表内可能产生的火花和外界的易燃易爆气体相隔离，以实现防爆。在DDZ—Ⅲ型仪表中，采取的是安全火花防爆措施。它把仪表分为控制室和现场安装两类，将强电部分安装于离危险场所较远的控制室中，而对安装在危险场所的检测仪表及执行器，一方面在线路设计上对其自身能量进行限制，另一方面使用专门的安全保护电路，严格防止外界非安***量的窜入，从而保证那些电路在任何事故状况下，只可能发生“安全”的火花，即这些火花能量很小，决不会导致燃烧或爆炸。这种安全火花的概念是从实践中总结出来的。大量的实践表明，即使在易燃易爆气体中，也不是任何火花都会引起燃烧和爆炸的。只有在火花能量足以在某一点引起强烈的化学反应，形成燃烧并产生连锁反应时，才会形成爆炸事故。例如，对zui易爆炸的氢、乙炔、水煤气等气体，实验证明，在30V的电压下，对纯电阻性电路，电流只要小于70mA，便不会发生爆炸。

图1-14所示的DDZ-Ⅲ型温度变送器是控制室安装仪表，属于安全火花型防爆仪表，在线路上采取了如下安全防爆措施:

在热电偶输入端设稳压二极管VDzi、VDzip及限流电阻R、Rp以防止仪表的高能量传递到生产现场。

②变送器的输入端与输出及电源回路之间通过输出变压器T、电源变压器T,及反馈变压器T在电路上进行隔离。为了防止电源线或输出线上的高电压通过上述变压器原副边绕组之间短路而窜入输入端，在各变压器的原副边绕组间都设有接地的隔离层。此外，在输出端及电源端还装有大功率二极管VD,1~VD,5及熔丝F。Fs当过高的正向电压或交流电压加到变送器输出端或电源两端时，将在二极管电路中产生大电流，把熔丝烧毁，切断电源，使危险的电压不能加到变送器上。由于这些二极管的功率较大，在熔丝烧毁过程中不会先被损坏。

DDZ-Ⅲ型温度变送器除上面讨论的热电偶温度变送器外，还有热电阻和直流毫伏变送器两个品种。它们的放大电路是完全相通的，只是输入和反馈部分略有不同，这里不作详述。