原标题：隔离型智能温度变送器

应用领域:工业电子

方案类型:成品

主要芯片:STM32F030K6

方案概述

概述:隔离型智能温度变送器将现场的热电阻、热电偶、毫伏信号、电流信号、电位信号转换成0/4~20mA电流信号或0~10V电压信号,从危险区隔离传送到安全区。热电偶冷端补偿功能。输入信号类型、量程、输出信号类型及输出信号范围等可通过计算机进行组态,同时配有自动校正功能。该方案需要独立供电,电源、输入和输出相互隔离。该方案具有多个电路版本(主芯片采用C51或ARM单片机)。

应用场景:工业温度采集现场

方案特点:该方案支持热电阻、热电偶、毫伏信号等20种信号输入(输入信号见下表2),输出信号最大范围0-20mA、0-10V(通过设置切换输出信号类型)。通过辅助电路板的添加与拆除,可灵活配置为一入一出、一入二出、二入二出隔离变送器。通过上位机可灵活组态输入信号类型、量程;输出信号类型、范围;具有输入断线、短路、超量程等异常报警(指示等常亮、闪烁),异常报警输出信号值可通过上位机设置。

表2 变送器支持传感器型号

实物图:

技术参数:

输入电源:DC20~36V、AC220V

冷端补偿温度范围:-20℃～+60℃(冷端补偿可采用热电阻、NTC等)

冷端补偿精度:±0.5～1℃

精度:±0.1% FS (不含冷端补偿误差)

阻尼: 0-20秒可调(通过上位机软件设定)

热电阻或电位器接线方式:2线、3线。

测量热电阻允许的引线电阻:≤20Ω/线

温度漂移:50PPM/℃(-20℃～+70℃工作温度范围内)

RS485接口(支持Modbus-RTU协议)

【STM32F030K6】

Mainstream ARM Cortex-M0 Value line MCU with 32 Kbytes Flash, 48 MHz CPU

The STM32F030x4/x6/x8/xC microcontrollers incorporate the high-performance ARM®Cortex®-M0 32-bit RISC core operating at a 48 MHz frequency, high-speed embedded memories (up to 256 Kbytes of Flash memory and up to 32 Kbytes of SRAM), and an extensive range of enhanced peripherals and I/Os. All devices offer standard communication interfaces (up to two I2Cs, up to two SPIs and up to six USARTs), one 12-bit ADC, seven general-purpose 16-bit timers and an advanced-control PWM timer.

The STM32F030x4/x6/x8/xC microcontrollers operate in the -40 to +85 °C temperature range from a 2.4 to 3.6V power supply. A comprehensive set of power-saving modes allows the design of low-power applications.

The STM32F030x4/x6/x8/xC microcontrollers include devices in four different packages ranging from 20 pins to 64 pins. Depending on the device chosen, different sets of peripherals are included. The description below provides an overview of the complete range of STM32F030x4/x6/x8/xC peripherals proposed.

These features make the STM32F030x4/x6/x8/xC microcontrollers suitable for a wide range of applications such as application control and user interfaces, handheld equipment, A/V receivers and digital TV, PC peripherals, gaming and GPS platforms, industrial applications, PLCs, inverters, printers, scanners, alarm systems, video intercoms, and HVACs.

Key Features

Core: ARM®32-bit Cortex®-M0 CPU, frequency up to 48 MHz

Memories

16 to 256 Kbytes of Flash memory

4 to 32 Kbytes of SRAM with HW parity

CRC calculation unit

Reset and power management

Digital & I/Os supply: VDD= 2.4 V to 3.6 V

Analog supply: VDDA= VDDto 3.6 V

Power-on/Power down reset (POR/PDR)

Low power modes: Sleep, Stop, Standby

Clock management

4 to 32 MHz crystal oscillator

32 kHz oscillator for RTC with calibration

Internal 8 MHz RC with x6 PLL option

Internal 40 kHz RC oscillator

Up to 55 fast I/Os

All mappable on external interrupt vectors

Up to 55 I/Os with 5V tolerant capability

5-channel DMA controller

One 12-bit, 1.0 μs ADC (up to 16 channels)

Conversion range: 0 to 3.6 V

Separate analog supply: 2.4 V to 3.6 V

Calendar RTC with alarm and periodic wakeup from Stop/Standby

11 timers

One 16-bit advanced-control timer for six-channel PWM output

Up to seven 16-bit timers, with up to four IC/OC, OCN, usable for IR control decoding

Independent and system watchdog timers

SysTick timer

Communication interfaces

Up to two I2C interfaces

Up to six USARTs supporting master synchronous SPI and modem control; one with auto baud rate detection

Up to two SPIs (18 Mbit/s) with 4 to 16 programmable bit frames

Serial wire debug (SWD)

All packages ECOPACK®2

STM32F030K6电路原理图

【智能温度变送器】

智能温度变送器在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现,即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用,同时,数字化技术的应用彻底克服了传统温度变送器线性差的缺点,符合IEC61000-4-4:1995中所规定的第四类(恶劣工业现场)环境对产品的抗电磁干扰要求。智能温度变送器输入单路或双路热电偶、热电阻信号,变送输出隔离的单路或双路线性的电流或电压信号,并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。智能温度变送器可以与单元组合仪表及DCS、PLC等系统配套使用,在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重大工程中有着广泛应用。

技术参数

系统传输准确度:±0.2%×F·S

冷端温度补偿准确度:±0.1% 测量热电阻时允许的引线电阻:≤50Ω

工作温度:工业级标准 -10～+55℃

电流输出允许外接的负载阻抗:4-20mA输出时0~500Ω;0-10mA输出时0~1KΩ需要更大的负载能力请在订货时说明。

电磁兼容:符合IEC61000-4-4.

输入/输出/电源/通讯/双路间绝缘强度:≥1500V ac

储运环境温度:-40～+80℃

供电电源:交流: AC 95～265V

直流:DC12V～32V(反接保护)

输入功率:0.9～1.8W(与型号有关,详见本手册附录中关于输入功率的计算方法)

通讯接口:RS232 或 RS485,MODBUS软件协议(选配)。

外形尺寸:宽×高×深:22.5×100×115mm

技术特点

本产品采用了先进的数字化技术,具备了传统模拟仪表所不具备的多项先进性能,在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现,即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用,同时,数字化技术的应用彻底克服了传统温度变送器线性差的缺点,内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度飘移自动补偿等诸多先进技术,并符合IEC61000-4-4:1995中所规定的第四类(恶劣工业现场)环境对产品的抗电磁干扰要求,这一系列技术的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。

以上各项技术领先国际先进水平.

适用性

可以与单元组合仪表及DCS、PLC等系统配套使用,在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重大工程中有着广泛应用。

其他事项

1、订货时请指定输入信号类型

热电偶:K、E、S、B、J、R、N

热电阻:Pt100、Cu100、Cu50、BA1、BA2

其它输入、输出类型另行特殊订制。

2、说明:

单回路输入最多可以有两路输出,双回路输入每路只能对应一路输出。

3、输入信号故障时的输出状态设置

输入信号故障包括输入线路故障(包括开路或短路)和超量程两种状态,其状态由面板“ALM”指示灯指示,详见“面板指示”中的介绍;

输入故障时的输出状态的设置方法:

按以下图示方法设置拨码开关(黑色表示开关凸):

超上限 保持  跟随  超下限

注:

1、以上设置对两路输出同时有效。

2、如未安装拨码开关则默认程序设定输出。

4、输入信号故障所对应的输出电量值:

面板指示:

PWR:电源指示灯。

ALM:输入信号故障报警指示灯;

输入信号故障以3次/秒的高频闪烁;

输入超量程时该指示灯长亮。

接线图:

热电偶单输入单输出 热电偶单输入双输出

热电阻单输入单输出 热电阻单输入双输出

热电偶双输入输出 热电阻双输入双输出

注: 1. 220V供电产品的电源线接入与上相同电源端子+、- 之间。

2.关于“地”线的接线说明:如接可靠地线,可保证本产品符合IEC61000-4-4:1995中所规定的第四类(恶劣工业现场)环境对产品的抗电磁干扰要求,如不接,可保证符合第三类(一般工业现场)环境对产品的抗电磁干扰要求。

外形尺寸图:

安装方法:

1、 35mm导轨式安装,安装时请注意卡位稳定、牢固。

2、 请尽可能垂直安装,以利于仪表内部热量散发。

垂直安装示意

校 准:

本产品采用智能数字化设计,可长期保证准确度在规定范围内,如需校准请选配专用现场编程器,也可选用与计算机配套的软件及适配器。

使用环境:

安装位置不得有强烈振动,以及来自信号端、电源端及空间的超过EMC标准的电磁冲击,并使用环境中不得有对金属、塑料件起严重腐蚀作用的有害物质。

技术参数

1.精度:优于0.5% ;

2.非线性失真:优于 0.5%;

3.额定工作电压:+24V±20% ,极限工作电压:≤35V ;

4.电源功耗:静态4mA,动态时相等与环路电流,内部限制25mA+10%;

5.额定输入:5A ......1KA(38个规格);

6.穿孔穿芯圆孔直径:8、9、12、20、25、30mm;

7.输出形式:两线制DC4～20mA;

8.输出电流温漂系数:≤50ppm/℃;

9.响应时间:≤ 100mS;

10.输入/输出绝缘隔离强度:>AC3000V、1min、1mA;

11.输出负载电阻:RL=V+-10V/0.02 (Ω );

注:(1)标准V+24V时负载阻抗为700Ω;

(2)RL=250Ω 转换1～5V的电阻 + 两根传输线路总铜阻。

12.输入过载保护:30倍1min;

13.输出过流限制保护:内部限制25mA+10%;

注:(1)国际标准输出过流限制保护:内部限制25mA+10%;

(2)可按客户要求定制:内部限制22mA+10%,24mA+10% 。

14.两线端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护能力:TVS抑制冲击电流35A/20ms/1.5KW;

15.两线端口设置有+24V电源反接保护;

16.输出电流设置有长时间短路保护限制;内部限制25mA+10%;

17.工作环境: -40℃-80℃,10%-90%RH;

18.贮存温度: -50℃-85℃;

19.执行标准:GB/T13850-1998;

20.系列型号,规格,接线示意图,产品外形,产品照片,安全注意事项。

八.能举例说明某品牌工业级别的0.5级精度的电流变送器主要特点有哪些吗?

1.专为电力自动化50/60Hz交流电流测量而设计的真有效值两线制变送器;

2.采用单匝穿孔穿芯式结构,将电流互感器和电流变送器两部分组合为一体化设计;

3.具有6大全面保护功能:

(1)、输入过载保护;

(2)、输出过流限制保护;

(3)、输出电流长时间短路保护;

(4)、两线制端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护;

(5)、工作电源过压极限保护≤35V;

(6)、工作电源反接保护。

4.两线制输出接线是当前模拟量串口中最先进的输出方式,具有6大优点;

(1)、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的双绞线导线;

(2)、在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显著影响,因为干扰源引起的电流极小,一般情况利用双绞线就能降低干扰;

(3)、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4-20mA两线制环路,接收器电阻通常为250Ω(取样Uout=1～5V)这个电阻小到不足以产生显著误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远;

(4)、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等造成精度的差异;

(5)、将4mA用于零电平,使判断输送线开路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。

(6),在两线输出口容易增设防浪涌,防雷器件,有利于安全防雷防爆。

5.原副边高度绝缘隔离;

6.高可靠性,高稳定性,高性价比;

7.特别适用发电机、电动机、低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统。

8.超低功耗,单只静态时0.096W,满量程功耗为0.48W,输出电流内部限制功耗为0.6W。