一種兩線制通用溫度變送器的研制

劉 溢，孫富韜，吳佳靈，孟祥軍

（北京航天計量測試技術研究所，北京 100076）

1 引 言

在航天系統中，由于高可靠性的需要，傳感器信號處理電路以原理簡單、可靠的模擬信號為主，但不能完成非線性溫度信號線性化補償，無法對熱電偶進行精密冷端補償，無法根據現場條件靈活進行量程遷移等參數設置，導致其測溫精度不夠。同時，無法實現各種溫度信號通用處理，導致模塊專一化、多樣化，給生產、維護和現場管理帶來不便，不具備靈活的人機接口，對現場工況的適應性不足。

基于此，研制了一種兩線制高精度通用隔離型溫度變送器，可通過人機接口靈活設置處理熱電阻、熱電偶、電阻、電壓等輸入信號，實現溫度信號的高精度測量。同時，通過變壓器實現電源、輸入、輸出三端隔離，解決了現場信號串擾的問題，提高了變送器抗干擾能力。

2 總體設計方案

總體設計方案主要包括電源系統、激勵模塊、冷端補償模塊、片選邏輯模塊、信號處理模塊、A／D模塊、MCU處理中心、D／A模塊、信號隔離模塊和V／I轉換模塊，如圖1所示。其中，電源系統采用24 V直流供電，經由變壓器提供5 V、3.3 V隔離電源，為輸入、輸出兩側各模塊供電。激勵模塊為傳感器提供恒流激勵，冷端補償模塊為熱電偶傳感器提供冷端補償。傳感器和冷端補償模塊的輸出信號連接至片選邏輯，由MCU處理中心控制，按設定時序選擇相應通道信號，經信號處理模塊調理成A／D采樣所需標準信號后，由A／D模塊采樣并傳輸至MCU。MCU根據不同傳感器類型，選擇對應的算法，計算溫度。……