| 應變橋電流變送器
由XTR115構成應變橋電流變送器的電路如圖2所示。將腳3視為公共地，由腳1給應變橋提供＋2.5V的電源電壓。前置放大器采用TL061型單運放（亦可采用OPA2277型雙運放，僅用其中的一個運放），由＋5V穩壓器單獨給運放供電。RI為20kΩ輸入電阻，C為降噪電容，VT為外部NPN功率管，可選2N4922，TIP29C或TIP31B等型號。以2N4922為例，其主要參數為UCEO=60V，ICM=1A，PCM=30W。該電路的工作原理是當試件受力時，應變橋輸出的電壓信號首先經過前置放大器放大成0.8～4V的輸入電壓UI，再通過RI轉換成40～200μA的輸入電流II，最后經XTR115放大100倍后獲得4～20mA的電流。
需要指出，XTR115只能配NPN功率管，不能配MOS場效應功率管。外部功率管應滿足XTR115對電壓、電流的要求，使用中還須給功率管裝上合適的散熱器。
保護電路的設計
保護電路應兼有反向電壓保護與正向過壓保護兩種功能。XTR115的保護電路如圖3所示。反向電壓保護電路由二極管整流橋VD1～VD4組成，可防止因將環路電源的極性接反而損壞芯片。整流二極管可選用1N4148型高速硅開關二極管，其主要參數為URM=75V，Id=150mA，trr=4ns。采用橋式保護電路之后就不用再考慮環路電源的極性，因為，無論Us的極性是否接反，它總能保證U＋端接得是正電壓。鑒于在任何時刻整流橋上總有兩只二極管導通，因此，在計算環路電壓ULOOP時須扣除兩只硅二極管的正向壓降（約為1.4V），由式（2）確定。
ULOOP=Us－IORL－1.4（2）
過壓保護電路采用一只1N4753A型穩壓管，其穩定電壓為36V，穩定電流為7.0mA。當環路電壓過高時就被鉗位到36V。實驗證明，即使環路電壓達到65V，XTR115也不會損壞。為了改善瞬態過壓保護特性，還可采用Motorola公司生產的P6KE39A型瞬態電壓抑制器（其英文縮寫為TVS，亦稱瞬變電壓抑制二極管）來代替穩壓管。P6KE39A的鉗位電壓UB=39V，鉗位時間僅為1ns，其性能遠優于齊納穩壓管。
保護電路應兼有反向電壓保護與正向過壓保護兩種功能。XTR115的保護電路如圖3所示。反向電壓保護電路由二極管整流橋VD1～VD4組成，可防止因將環路電源的極性接反而損壞芯片。整流二極管可選用1N4148型高速硅開關二極管，其主要參數為URM=75V，Id=150mA，trr=4ns。采用橋式保護電路之后就不用再考慮環路電源的極性，因為，無論Us的極性是否接反，它總能保證U＋端接得是正電壓。鑒于在任何時刻整流橋上總有兩只二極管導通，因此，在計算環路電壓ULOOP時須扣除兩只硅二極管的正向壓降（約為1.4V），由式（2）確定。 ULOOP=Us－IORL－1.4（2） 過壓保護電路采用一只1N4753A型穩壓管，其穩定電壓為36V，穩定電流為7.0mA。當環路電壓過高時就被鉗位到36V。實驗證明，即使環路電壓達到65V，XTR115也不會損壞。為了改善瞬態過壓保護特性，還可采用Motorola公司生產的P6KE39A型瞬態電壓抑制器（其英文縮寫為TVS，亦稱瞬變電壓抑制二極管）來代替穩壓管。P6KE39A的鉗位電壓UB=39V，鉗位時間僅為1ns，其性能遠優于齊納穩壓管。
配J型熱電偶的電流變送器電路
由XTR101構成帶冷端溫度補償功能的J型熱電偶輸入電路，如圖4所示。該電路可將溫度信號轉換成4～20mA的電流信號。Rs為滿量程（SPAN）設定電阻，其電阻值由式（3）確定。
Rs=40/[（ΔIo/U1）-0.016]（3）
式中：ΔIo=20mA－4mA=16mA。
例如，當UI=100mV時，由式（3）不難算出，Rs=278Ω。Rs的引線應盡量短，以減小干擾。當Rs=∝時，UImax=1V。Rp為調零電位器，在0℃下調整Rp可使Io=4mA。冷端溫度補償電路由二極管VD1，分壓電阻R1和R2組成，R1及R2均采用精密金屬膜電阻。
J型熱電偶在－200℃～＋750℃測溫范圍內的平均溫度系數αT=＋51.70μV／℃。硅二極管正向壓降的溫度系數αD≈－2.1mV/℃，經過R1和R2分壓后
αD′=αD·[R1/（R1+R2）]=－2.1×[51/（2×10 3+51）]=－52μV／℃≈－αT
因為αD′與αT的大小相等而方向相反，二者又分別接到XTR101的負輸入端和正輸入端上，所以在室溫下二者能互相抵消，從而實現了冷端溫度（即環境溫度）補償，使溫差熱電勢僅僅與被測溫度有關（e=αTT），不受環境溫度變化的影響。XTR101能輸出兩路1mA激勵電流，分別接J型熱電偶和電阻分壓器。反向電壓保護電路由VD2組成，當Us接反時VD2截止，電源不通。正常工作時VD2導通，環路電壓ULOOP=Us－IORL－0.7V。
電流變送器技術參數： ●精度：優于0.5％ ； ●非線性失真：優于0.5％； ●額定工作電壓Vcc：＋24V±20％ ，極限工作電壓：≤35V ； ●電源功耗：靜態4mA，動態時相等于環路電流，內部限制25mA＋10％； ●額定輸入：5A……1KA（42個規格）； ●穿孔穿芯圓孔直徑：9、12、20、25、30mm； ●輸出形式：兩線制DC4～20mA； ●輸出電流溫漂系數：≤50ppm/℃； ●響應時間：≤100mS； ●輸入/輸出絕緣隔離強度：AC3000V / 1min、1mA； ●輸出負載電阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA ●輸入過載保護：30倍1min； ●輸出過流限制保護：內部限制25mA＋10％； ●兩線端口瞬態感應雷與浪涌電流TVS抑制保護能力：TVS抑制沖擊電35A／20ms／1.5KW； ●兩線端口設置有＋24V電源反接保護； ●輸出電流設置有長時間短路保護限制；內部限制25mA＋10%； |
