智能式变送器工作原理

智能电量变送器使用说明书产品介绍智能电量变送器采用全隔离技术,可直接采集交流电压、电流信号，可测量工频、电压、电流以及相位差和单项、三相平衡功率；采用专用的集成芯片，抗干扰能力强，稳定性高；通过编程器可在线修改显示量程，变送输出范围；带有液晶显示功能，具备RS485口通讯功能，采用标准MODBUS RTU协议与上位机连接可构成数据采集系统及控制系统。

★单相有功功率计算公式：P=U×I×COSΦ★三相有功功率计算公式：★无功功率计算公式：1 显示面板外观结构图输入输入信号交流0～600V输入，600V以上由电压互感器转换为满量程为100V的电压输入交流0～5A输入，5A以上由电流互感器转换为满量程为5A的电流输入输出输出信号4-20mA，0-10mA，0-20mA，1-5V，0-5V输出负载电流型≤500Ω，电压型≥250KΩ通讯MODBUS-RTU协议，RS485传输距离≤1000米；RS232传输距离≤10米；信号传输率≤9.6kbps 电源电源DC24V（±10%），AC100-240V，50/60Hz功耗≤2W其它参数≥100MΩ（500VDC时）绝缘阻抗（输入/输出/电源/通讯之间）耐压强度1500Vrms (1 min，无火花)（输入/输出/电源/通讯之间）工作温度0～50℃(无凝露、无结冰)相对湿度25%～85%RH保存温度-10～60℃(无凝露、无结冰)安装方式35mmDIN导轨安装安装尺寸22.5*110*115mm(宽*高*深)传输精度0.3%FS响应时间≤1S电磁兼容性符合GB/T18268工业设备应用要求（IEC 61326-1）3 接线图注1：通迅功能和变送输出功能只能选其一（即带变送功给就不能带通迅功能，反之，带通迅功能就不能带变送功能）注2：电流，电压输出通过主板上的J2切换，如下图所示：直流电流输出直流电压输出短路环状态★★三相平衡负载测量时，接线方法如下：名称设定范围说明出厂预设第一报警类型内部保留参数无报警第一报警数值内部保留参数00000 第一报警回差内部保留参数00000 第二报警类型内部保留参数无报警第二报警数值内部保留参数00000 第二报警回差内部保留参数00000 仪表通讯地址0-250 1通讯波特率值1200，2400，4800，9600 9600一路测量示值电压，电流，有功功率，无功功率，功率因素出厂时根据模块的型号设置电压二路测量示值电压，电流，有功功率，无功功率，功率因素出厂时根据模块的型号设置电压电流量程选择一安培，五安培校准后如需更改量程，更改后要断电重新标定。

摘要传感器在工业生产中起着重要的作用，随着工业的发展，人们对于传感器的精度和用户体验等方面有着越来越高的要求，相应的仪器仪表在工业生产中也有着越来越重要的地位。

压力，作为工业生产过程中重要参数之一，实现对其精确的检测和控制是保证生产过程运行和设备安全必不可少的条件。

这个课程设计是以AT89C51单片机为核心的智能压力变送器。

通过压力传感器对工业现场的压力信号进行采集，通过全桥测量电路，三运算放大电路，进过AD0809转换器转换成数字信号送往单片机AT89C51进行处理，再经过DA0832装换成模拟信号，输出4~20mA的标准电压信号，由LED液晶显示屏显示所测得压力值。

人机交互采用独立式键盘，键盘设置“+”，“-”和“、”三个按键分别用来设置上限值、下限值和锁存上限值和下限值，并设置报警电路，当输出超过上限值或下限值后自动报警提醒工作人员。

关键词压力变送器智能化目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1压力变送器背景和应用简介 (1)2 系统总体设计 (2)2.1 系统设计要求 (2)2.2 总体设计方案 (2)3 智能压力变送器的硬件设计 (4)3.1 压力传感器 (4)3.1.1 压力传感器的选择 (4)3.1.2压阻式压力传感器的结构组成 (4)3.2 电阻信号的测量桥路 (5)3.2.1 测量电路的工作原理 (5)3.3 信号放大电路 (6)3.3.1 放大器的选择 (6)3.3.2 三运放差分放大电路 (6)3.4 A/D转换模块 (7)3.4.1 ADC0809与单片机连接 (7)3.5 单片机 (8)3.5.1 AT89C51单片机简介 (8)3.5.2 单片机复位电路与自激振荡电路 (9)3.6 键盘接口输入 (9)3.6.1键盘分类简介及选择 (9)3.6.2键盘抖动及消除 (10)3.7 LED显示接口电路 (11)3.7.1 LED数码管静态显示接口电路 (11)3.8 D/A转换模拟输出及信号放大 (12)3.8.1 DAC0832简介 (12)3.8.2 D/A转换输出与放大电路 (12)3.9 报警电路 (13)4 智能压力变送器软件设计 (14)4.1 A/D转换器软件设计 (14)4.2 单片机与键盘接口程序设计 (15)4.3 LED数码管静态显示程序设计 (16)4.5 智能压力变送器程序设计 (18)总结和体会 (19)参考文献 (20)附录 (21)1 绪论1.1压力变送器背景和应用简介压力传感器作为工业活动中最为常见的传感器之一，其广泛运用于交通运输、石油化工、军事工业等各种工业自动控制的领域中。

EJA智能变送器维护检修规程1、总则1.1主题内容与适用范围本规程规定了EJA智能变送器的维护、检修、校准的具体技术要求和实施程序。

本规程适用于本在线使用的EJA智能变送器，其它类型仪表应参照使用，具体调整部件请参阅产品说明书。

1.2工作原理由单晶硅谐振式传感器上的两个H形的振动梁分别将差压、压力信号转换为频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU（微处理器）进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4~20mA DC的输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。

通过I/O口与外部设备（如手持智能终端BT200或275以及DCS中的带通信功能的I/O卡）以数字通信方式传递数据，在进行通讯时，频率信号对4~20mA 的信号不产生任何扰动影响。

2002－02－19批准2002－02－28实施1.2.1工作原理如图所示：1.3技术性能及规格1.3.1性能指标基本误差：±0.5%回程误差：0.5%1.3.2规格测量范围：-1~1kPa至-100~50000kPa负载：0~1335Ω工作状态，250~600Ω数字通讯输出：二线制4~20mA DC输出，数字通讯，可编程设定线性或平方根输出方式，BRAIN或HART FSK协议加载在4~20mA DC信号上。

环境温度：-30~80℃环境湿度：5~100%RH电源电压：10.5~42V DC（工作状态）16.4~42V DC（数字通讯）2．维护2.1向当班工艺人员了解仪表运行情况；2.2查看仪表显示是否正常；2.3查看仪表供电是否正常；2.4查看仪表及外接件是否有泄漏、损坏、腐蚀；2.5发现问题及时处理，并做好处理结果记录。

3．校准3.1校准方式利用HART智能终端对EJA变送器进行零点调量程设置。

3.1.1HART智能终端275HART通讯器1台3.2校准接线采用275HART通讯器可在控制室、现场及回路的任一点处与变送器通讯。

智能式变送器是由传感器和微处理器（微机）相结合而成的。

它充分利用了微处理器的运算和存储能力，可对传感器的数据进行处理，包括对测量信号的调理（如滤波、放大、A/D转换等）、数据显示、自动校正和自动补偿等，微处理器是智能式变送器的核心。

它不但可以对测量数据进行计算、存储和数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节，以使采集数据达到最佳。

由于微处理器具有各种软件和硬件功能，因而它可以完成传统变送器难以完成的任务。

所以智能式变送器降低了传感器的制造难度，并在很大程度上提高了传感器的性能。

智能变送器的特点：1、自动补偿能力，可通过软件对传感器的非线性、温漂、时漂等进行自动补偿。

可自诊断，通电后可对传感器进行自检，以检查传感器各部分是否正常，并作出判断。

数据处理方便准确，可根据内部程序自动处理数据，如进行统计处理、去除异常数值等；2、双向通信功能。

微处理器不但可以接收和处理传感器数据，还可将信息反馈至传感器，从而对测量过程进行调节和控制。

可进行信息存储和记忆，能存储传感器的特征数据、组态信息和补偿特性等；3、数字量接口输出功能，可将输出的数字信号方便地和计算机或现场总线等连接。

安徽皖控自动化仪表有限公司成立于2012年，是专业从事工业自动化仪表研究开发、制造的专业厂家之一，注册资金5510万元。

自公司成立以来被评为高新技术企业、规模企业、成立有滁州市工业在线检测仪表工程技术研研究中心、获得青年文明号、民营科技企业的称号，市认定企业技术中心证书、高新技术产品认证证书、市科技进步奖。

展望未来，安徽皖控自动化仪表有限公司将会不断创新，通过提供具有国际水准的优质产品和卓越的服务为客户创造价值，在发展成为国内过程自动化仪表行业顶级企业的同时，促进中国自动化技术的应用与发展水平，为推动中国社会工业化的进程不断努力！。

第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。

为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。

而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。

实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。

显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。

1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。

控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。

运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。

显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。

给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。

给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。

执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。

操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。

EJA差压变送器工作原理及产品维护：EJA变送器是日本横河电机株式会社九十年代中期最新推出的产品，率先采用真正的数字化传感器—单晶硅谐振式传感器，开创了变送器的新时代，产品具有更高的精度、稳定性、可靠性,自推向市场，深受各界好评。

EJA差压变送器采用日本横河电机开发的单晶硅谐振式传感器技术，是目前世界上最先进的变送器,进入中国市场后，深受广大用户的青睐，是变送器领域最具活力的名牌产品。

CYS 作为日本横河电机EJA智能变送器全球三大生产基地之一，以ISO9000质量保证体系与日本横河电机5M质量管理方式相结合,采用其先进的制造工艺和高新设备，确保CYS制品与日本制品同一品质。

为了满足市场的更高需求，公司推出了精度更高、安全性更强、重量更轻、功能更全的EJX系列智能变送器。

主要特点：除保证高精度外,还实现了静压、温度等环境影响极小的高性能。

可长期连续使用的高可靠性。

小型、轻量，使其不受安装场所的限制,可自由安装。

采用微型计算机技术,具有完整的自诊断功能和通讯功能。

开发时重视零点的稳定性，提高了维护效率。

连续五年不需调校零点。

EJA差压变送器工作原理:采用微电子加工技术（MEMS）在一个单晶硅芯片表面的中心和边缘制作两个形状、尺寸、材质完全一致的Ｈ形状的谐振梁,谐振梁在自激振荡回路中作高频振荡。

单晶硅片的上下表面受到的压力不等时，将产生形变，导致中心谐振梁因压缩力而频率减小，边缘谐振因受拉伸力而频率增加。

两频率之差信号直接送到CPU进行数据处理，然后（１）经D/A转换成4-20mA输出信号，通讯时叠加Brain或Hart数字信号；（２）直接输出符合现场总线（Fieldbus Foundation TM）标准的数字信号.优越性能：压影响忽略不计，当加有静压（工作压力）时，两形状、尺寸、材质完全一致的谐振梁形变相同，故频率变化也一致，故偏差自动清除(公式和图类似温度影响）.单向过压特性优异，接液膜片与膜盒本体采用独创的波纹加工技术,使外部压力增大到某一数值时，接液膜片能与本体完全接触，硅油传递给传感器的压力不再随外力的增加而增加，从而达到对传感器的保护作用.（安装灵活，可无需支架,直接安装，常规使用,无需三阀组，组态灵活简便,可通过计算机或手操器对变送器组态,也可通过变送器上的量程设置按钮和调零按钮,进行现场调整。

智能变送器的结构及工作原理由于智能变送器还没有统一的标准，所以人们所说的智能变送器是指信号制式是模拟、数字兼容的，且模拟信号与数字信号共用一条通道，并用HART协议通信的变送器，常见的有HART智能温度变送器、智能压力变送器和智能差压变送器等。

智能变送器与全数字化的总线变送器相比，是有很大差别的。

各智能变送器厂商大多采用自行定制的专用集成电路，因此物理结构上的差别也是很大的，云南昌晖仪表制造有限公司在此用智能变送器基本结构的原理框图作介绍，如图所示：智能变送器基本结构原理图这样的智能变送器虽然使用了微处理器，且有数字信号，但它仍要与过程控制中的模拟信号(4-20mA)兼容，并作为主要信号，因此在硬件使用中只能采用低功耗器件，并采用通用的集成电路设计，数字电路间的连接一般采用串行接口，以减少连线及降低功耗。

智能变送器使用了微处理器，对被测的过程数据进行计算及操作，由于整台变送器由硬件和软件构成，与常规变送器相比是大不同了。

为便于理解，可把智能变送器的逻辑结构看成是由两台仪表组成，一台是数字仪表，另一台是模拟仪表。

如下图所示。

图中数字仪表由模拟信号调理和数字信号处理两部分组成；而模拟仪表则是数字仪表的模拟形式表现。

按运算关系来看，则有三部分运算电路，而且每一部分都是可以单独进行测量和调试的。

分述如下。

智能变送器逻辑结构图首先看数字仪表的输入部分，在微处理器进行运算前，先要进行A/D转换，把传感元件的测量模拟值转换为数字值。

微处理器是依据相应的方程式及数据表、传递函数来进行计算，这过程就是模拟信号调理，又称为传感元件调整；这时的输出是被测过程变量的数字表示，也就是手操通信器上读得的数字值PV。

这个数字值只与传感元件的极限范围有关，而与所设定的量程及输出电流没有关系。

数字仪表的变换部分是把被测参数的数字值变成等效的直流电流，是依据仪表的零点和满量程值和有关函数来进行计算，计算结果就是仪表输出的数字表示。

智能压力变送器原理
智能压力变送器是一种高精度的传感器设备，其原理基于压阻效应和温度补偿技术。

首先，智能压力变送器的核心部件是由压敏电阻制成的传感器芯片。

这种传感器芯片是通过微加工工艺制成的，具有高精度和高可靠性。

当被测介质施加压力时，介质压力通过传感器芯片的外界金属膜传递给感受单元，从而产生一定的应变。

这种应变会引起传感器芯片内部金属电阻的阻值发生变化。

根据压敏电阻的特性，阻值的变化与被测压力成正比。

为了提高测量的精度，智能压力变送器通常还采用了温度补偿技术。

因为温度会对传感器的测量结果产生干扰，引起误差。

通过内置的温度传感器和补偿电路，智能压力变送器可以实时检测温度变化，并根据预设的温度-压力参考关系进行误差补偿。

此外，智能压力变送器还具备信号放大、线性化和标定等功能。

通过内部的信号处理电路，将传感器获得的微小信号放大成可测量的标准电压或电流信号。

同时，利用线性化技术可以使得输出信号与实际压力之间保持良好的线性关系。

标定功能则是校准和调整输出信号，确保测量结果的准确性。

最后，智能压力变送器一般具备数字接口和通信功能，可以与上位机或控制系统进行数据交互和远程监控。

通过这些功能，
用户可以方便地获取和处理压力数据，实现智能化的压力控制和监测。

智能压力变送器原理
智能压力变送器是一种用于测量、显示和传输压力信号的智能设备，广泛应用
于工业自动化领域。

它通过传感器将压力信号转换为标准的电流信号或数字信号输出，实现对压力的准确监测和控制。

智能压力变送器的原理主要包括传感器、信号处理电路和输出电路三个部分。

首先，传感器是智能压力变送器的核心部件，它通过压力敏感元件将受力转换
为电信号。

常见的压力敏感元件有压阻式、压电式、电容式等，它们能够根据外部压力的变化产生相应的电信号输出。

传感器的选择和设计直接影响了智能压力变送器的测量精度和稳定性。

其次，信号处理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波和线性化处理，以确
保输出信号的准确性和稳定性。

信号处理电路通常采用高精度的运算放大器、滤波器和AD转换器等元件，对传感器输出的微弱信号进行放大和转换，同时滤除噪声和干扰信号，最终得到稳定、准确的电压或电流信号。

最后，输出电路将经过信号处理的压力信号转换为标准的电流信号（如4-
20mA）或数字信号（如Modbus、HART协议），并输出到控制系统或监测设备中。

输出电路通常包括电流输出电路和数字信号输出电路两种形式，根据实际应用需求选择合适的输出方式。

总的来说，智能压力变送器通过传感器将压力信号转换为电信号，经过信号处
理和输出电路的处理，最终输出标准的电流或数字信号，实现对压力的准确测量和传输。

其原理简单清晰，操作方便，可靠性高，是工业自动化控制系统中不可或缺的重要组成部分。

智能变送器工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊智能变送器那神奇的工作原理呀！
你说这智能变送器啊，就好像是一个特别机灵的小侦探！它呀，时刻都在敏锐地感知着周围的一切。

压力啦、温度啦、液位啦等等，这些参数就像是它要追寻的线索。

它是怎么工作的呢？就好比你在一个大工厂里，到处都是复杂的管道和设备。

智能变送器就安安静静地待在那里，一声不吭地观察着。

它的传感器就像是它的眼睛，能精准地捕捉到各种信号。

这些信号就像是一个个小密码，而智能变送器呢，就负责把这些小密码给破解了，然后转化成我们能看懂的数据。

你想想看，要是没有它，我们怎么能知道那些设备里面到底发生了什么呀！它就像一个默默守护的小卫士，时刻为我们传递着重要的信息。

它还特别聪明呢！能自动进行一些调整和校准，就跟那会自己进化的小精灵似的。

不管环境怎么变，它都能很快适应，然后继续准确地工作。

这多厉害呀！
而且哦，它还能和其他的设备进行通信呢！就好像它们之间有自己的秘密语言一样，互相交流着信息。

这可给我们省了不少事儿呢，不用我们一个一个去查看了。

你说这智能变送器是不是很神奇？它在我们的生活中可发挥了大作用啦！不管是工业生产还是日常生活中的一些领域，都少不了它的身影。

它就像一个默默无闻却又至关重要的小角色，一直在那里为我们服务着。

所以呀，可别小瞧了这个小小的智能变送器哦！它虽然不声不响的，但却有着大大的能量呢！它让我们的生活变得更加智能、更加便捷。

难道不是吗？以后看到那些复杂的设备和系统，可别忘了这里面有智能变送器的一份功劳呀！
原创不易，请尊重原创，谢谢!。

第二章过程建模和过程检测控制仪表2.1 过程建模2.2 过程变量的检测2.3 变送器2.4 调节器2.5 执行器2.3变送器2.3.1变送器的若干共性问题2.3.2DDZ-III型差压变送器2.3.3DDZ-III温度变送器2.3.4 智能式变送器的构成原理三. 变送器的构成原理四.变送器的一些共性问题u传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。

Ø当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

Ø由图可得出变送器的输出一般表达式为：式中x ----变送器的输入信号；y ----相对应于x 时变送器的输出。

minminmax minmax __y x x x y y y +=测量部分xK i模拟式如图所示：在放大器的输入端还加有调零与零点迁移信号§测量部分：包括检测元件，其作用是检测x ，并将其转换成放大器可以接受的信号Z i ，Z i 可是电流、电压、位移和作用力等，由变送器的类型决定。

§反馈部分：将变送器的输出y 转换成反馈信号Z f 。

§放大部分：在放大器的输入端，Z i 与调零及零点迁移信号Z 0的代数和同Z f 进行比较，其差值ε由放大器进行放大，并转换成统一标准信号y 输出。

n 4）在深度负反馈条件下，满足可以改写为如下形式：ff i K Z x K K y 0+=（5ff KK KK ++11上式表明：Ø当满足KK>>1时，变送器的输出输入关系仅取决于测量部分的特性和反f馈部分的特性，而与放大器的特性几乎无关。

如果测量部分的转换系数Ki是常数，则变送器的输出与输入具有线性关系。

和反馈部分的反馈系数KfØ（4）、（5）两个式子是对变送器特性进行分析的主要依据；（4）式用于对变送器特性的深入研究，如考察放大器放大系数K对整机特性的影响等；而（5）式直观地体现了变送器输出与输入之间的静态关系，实际应用中较方便。