儀器儀表直供熱線 18952302362
三暢創新研發儀表、助力工業自動化升級

電遠傳型金屬管浮子流量計主控單元的研究設計

來源: 天津大學 作者:申高展 發布日期:2020-04-27

       主要介紹了電遠傳型金屬管浮子流量計外圍電路設計,如系統電源模塊、角位移采集放大模塊、溫度壓力采集放大模塊、液晶顯示模塊等。這些模塊的功能實現都與主控有著直接或間接的聯系,因此在主控單元選型過程中,必須考慮外圍模塊的功能與要求。本章首先介紹主控單元的選型要求,然后對主控單元內部所需模塊研究設計。

 
電遠傳型金屬管浮子流量計主控單元選型
      根據前面章節的介紹,可以確定電遠傳系統的功能:利用磁阻傳感器檢測外磁鋼的角位移,利用溫度傳感器檢測環境溫度,利用 Pt1000 測量被測介質溫度,利用 HT30 測量被測介質壓力,由主控單元進行 A/D 采樣、軟件算法處理、PWM波輸出、液晶顯示等,通過通訊接口實現下位機設置和流量計的標定。此外,系統還應增加掉電保護電路以提高可靠性。所以在硬件資源方面,主控單元應具有的模塊有 AD 采集模塊以實現對傳感器放大信號的采集,定時器以實現 PWM 波的輸出,通訊模塊以實現上下位機的通信,Flash 模塊以實現對儀表參數累計流量等的存儲,大量的 I/O 端口以實現主控單元與外部模塊進行信息交換等。 考慮到本課題有兩種設計方案—電遠傳方案和低功耗方案,而低功耗方案采用的是 3.6V 的電池供電,為降低設計的復雜度,主控單元的電源電壓設計為3.3V。另外考慮到低功耗方案的功耗很低—目標為 1m A,主控單元要具有低功耗功能。 
 
      目前市場上滿足一般設計要求的單片機很多,但是真正能夠實現低功耗功能的單片機很少,經過長期的對比與研究,本課題才非常終選擇了美國 TI 公司的MSP430 系列超低功耗單片機[。
 
該系列單片機的主要特點有:
      1.  強大的處理能力,主系統時鐘為 8MHz 時,指令周期僅為 125  ns;
      2.  超低功耗,因其具有靈活可控系統運行時鐘,系統共有一種活動模式(AM)和五種低功耗模式(LPM0~LPM4),其中在等待模式下,耗電約 0.7μA;
      3.工業級的產品。工業級產品的穩定性好,適應性強,成本低等優點更有利于降低開發難度,縮短開發周期,節約科研成本等。 
 
4.2 電遠傳型金屬管浮子流量計主控單元硬件設計的總思路 
      本系統通過多級電壓轉換模塊,將外部提供的 24V 電源轉化為各個模塊所需的供電源;以 MSP430F1611 單片機為主控單元,協調各功能模塊實現流量信號的二次測量。圖 4-1  為以 MSP430F1611 為主控單元的硬件系統示意圖。
硬件系統示意圖
 
      系統的工作流程為:外接+24V 電源為精密電流變送器供電,使其正常工作,向外輸出+5V 的直流電源;該+5V 電源一方面給恒流源供電以保證恒流源正常工作,另一方面通過高精度的電壓轉換芯片將+5V 轉換為+3.3V,給單片機、液晶顯示模塊、上下位機通信模塊等供電。利用磁阻傳感器檢測外磁鋼的角位移,利用 Pt1000 測量流體溫度,利用 HT30 測量出流體壓力,將它們所輸出的弱電信號經運算放大器放大調理后,通過單片機的 ADC 模塊采樣,進入單片機內,經其計算處理后,直接通過液晶模塊,顯示當前的瞬時流量和累積流量,同時輸出一定占空比的 PWM 波,進而轉化為相應的 4~20mA 標準信號;通過 RS485 標準接口,根據擬定的通信協議實現對金屬管浮子流量計的在線標定,檢定和控制等功能;通過外擴看門狗模塊和掉電保護模塊提高系統的的穩定性。 
 

咨詢熱線

0517-86998326
成年美女黄网站色大全 1000部禁片大全免费 日本高清视频网站,新久久热在线视频精品