變送器和傳感器在儀器、儀表和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。

　　變送器是將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。一般分為：溫度/濕度變送器、壓力變送器、差壓變送器、液位變送器、電流變送器、電量變送器、流量變送器及重量變送器等。

　　與傳感器不同的是，變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電量外，還具有一定的放大作用。

　　交流電壓/電流變送器是一種電量變送器，它能將被測(cè)交流電壓/電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的直流電壓或直流電流的儀器，廣泛應(yīng)用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動(dòng)控制以及調(diào)度系統(tǒng)，通過對(duì)電流、電壓的測(cè)量與監(jiān)視，統(tǒng)一管理，保證系統(tǒng)工作的安全性與可靠性。

　　1項(xiàng)目概況近年來，隨著我國電力工業(yè)和儀器、儀表工業(yè)的長足發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)量也提出了更高要求。

　　傳感、測(cè)量技術(shù)日新月異，各種新型測(cè)量儀器不斷涌現(xiàn)，本文介紹了一種引入精密全波整流電路的新型交流電壓/電流變送器（YDE-U/I型交流電壓/電流變送器）的設(shè)計(jì)思路及原理。該產(chǎn)品為深圳雅愛達(dá)電子有限公司近年來研發(fā)的一種新產(chǎn)品。投放市場(chǎng)后，證明具有較好的市場(chǎng)適應(yīng)能力。

　　2YDE-U/I型交流電壓/電流變送器設(shè)計(jì)原理2.1整體設(shè)計(jì)思路整個(gè)產(chǎn)品由整流電路、濾波電路、放大電路和輸出電路四部分組成。原理框圖如圖一所示：圖一系統(tǒng)原理框圖整流電路可將交流變?yōu)橹绷?。整流電路輸出電壓的脈動(dòng)較大，為了減小脈動(dòng)，可在負(fù)載兩端并聯(lián)電容，即構(gòu)成濾波電路。為避免輸出信號(hào)過小，在輸出電路中加入由兩個(gè)放大三極管構(gòu)成的放大電路。

　　2.2單元電路設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)2.2.1精密全波整流電路設(shè)計(jì)精密全波整流電路主要由運(yùn)算放大器、整流二極管及電阻等元件構(gòu)成，如圖二所示：根據(jù)理想運(yùn)算放大器的兩個(gè)基本規(guī)則：①反相輸入端和同相輸入端的輸入電流均為零（可稱之為“虛斷路”）；②對(duì)公共端（地端）來說，同相輸入端和反相輸入端的電壓相等（可稱之為“虛短路”）。由此，可推論出以上引入運(yùn)算放大器的整流電路工作情況如下：運(yùn)算放大器UIB可實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算，它的反相輸入端經(jīng)二極管D4接至輸出端，不難看出：此電路的輸出電壓完全“重復(fù)”輸入電壓，故可以視為電壓跟隨器。

　　同理，運(yùn)算放大器UIA可實(shí)現(xiàn)反相比例運(yùn)算，即當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波的正半周，即Uin>0時(shí)，運(yùn)算放大器UIB的輸出為正，整流二極管D3反向偏置，阻斷了UIB至Uut的輸出通道。而運(yùn)算放大器U1A的輸出為負(fù)，整流二：極管D1正向偏置，輸出電壓UutS：當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波的負(fù)半周即Uin< 0時(shí)，運(yùn)算放大器U1A的輸出為正，二極管D1反向偏置，阻斷了UIA至Uut的輸出通道。而運(yùn)算放大器U1B的輸出為負(fù)，二極管D3正向偏置，所以電壓跟隨器UIB的輸出Uut所以，對(duì)應(yīng)于一個(gè)完整的正弦波周期，精密全波整流電路的輸出為：電路中，二極管D2、D4的作用是，在二極管D1、D3反偏時(shí)，給運(yùn)放U1A、U1B提供電流回路。

　　2.2.2有源低通濾波電路設(shè)計(jì)這部分電路的作用是將全波整流電路的整流波形濾波后輸出直流電壓。這里采用的是傳統(tǒng)的正反饋二階有源濾波電路。電路如圖三所示：取決于電容充放電的常數(shù)，常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就是濾除了交流分量。為此，合理選擇一定的電路參數(shù)，即可決定電容濾波的性能。

　?。ń刂菇穷l率）（截止頻率）（電壓增益）輸入交流信號(hào)經(jīng)前面的互感器變換、整流、濾波后進(jìn)入輸出電路，輸出電路的功能是把信號(hào)放大，對(duì)應(yīng)于輸入為0和滿刻度時(shí)，線性輸出0-5V電壓。電路如圖四所示：圖四中，2.5V穩(wěn)壓電源經(jīng)電阻R5、Rn分壓后得到穩(wěn)定電壓U.，輸出計(jì)算如下：u，-u，：電流變送器方案設(shè)計(jì)所以：適當(dāng)選Sr3、r6、r8的阻值，并適當(dāng)調(diào)整可調(diào)電阻RP1、RP2的阻值，即可得到0-5V輸出。

　　另外，為增大負(fù)載能力，運(yùn)放UIB的輸出端接兩個(gè)三極管、（33作提升電流用。穩(wěn)壓管21用作輸出保護(hù)，使輸出電壓限定在5.1V以內(nèi)。

　　3技術(shù)參數(shù)輸入頻率：50Hz*5Hz響應(yīng)時(shí)間：350mS輸出負(fù)載：RL2KQ共頻耐壓：AC2KV/min絕緣電阻：20MQ4效果評(píng)價(jià)YDE-U/I型交流電壓/電流變送器的整流電路由于采用了精密全波整流電路，可避免原電路因電阻、二極管不匹配而產(chǎn)生的誤差。輸出電壓為0-5V電壓。

　　這種交流電壓/電流變送器具有單路、三路組合結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)點(diǎn)為：整個(gè)量程范圍都有極高的線性度。

　　集成化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，有利于簡化工藝和工序。

　　具有優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性，可靠性好，使變送器免于定期校驗(yàn)。

　　整流電路的輸入采用互感器與外電路隔離，安全性高。

　　但是，由于采用了電容濾波，這種產(chǎn)品的應(yīng)用也具有一定的局限性。例如：電路外特性較差，即輸出電壓隨負(fù)載電流變化而變化幅度較大。因此，只對(duì)負(fù)載電流不大或變化較小的場(chǎng)合較為適宜。