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新闻资讯

电远传金属管浮子流量计主控单元的研究设计。

时间:2022-02-18
电远传金属管浮子流量计主控单元的研究设计。
主要介绍了远程传输金属管浮子流量计的外围电路设计,如系统电源模块、角位移采集放大模块、温压采集放大模块、液晶显示模块等。这些模块的功能与主控制直接或间接相关,因此在选择主控制单元时必须考虑外围模块的功能和要求。本章首先介绍了主控制单元的选择要求,然后研究设计了主控制单元所需的模块。
电远传金属管浮子流量计主控单元选型。
根据前一章的介绍,远程传输系统的功能可以确定:主控单元采用磁阻传感器检测外磁钢的角位移,温度传感器检测环境温度,PT1000测量被测介质温度,HT30测量被测介质压力,主控单元采用A/D采样、软件算法处理、PWM波输出、液晶显示等。此外,系统还应增加电源保护电路,以提高可靠性。因此,在硬件资源方面,主控单元应配备AD采集模块,实现传感器放大信号的采集,定时器实现PWM波输出,通信模块实现上下通信,Flash模块实现仪器参数累计流量的存储,大量I/O端口实现主控单元与外部模块之间的信息交换。考虑到本课题有两种设计方案:远程电源传输方案和低功耗方案,低功耗方案采用3.6V电源。为了降低电压设计的复杂性,主控单元应考虑低功耗方案。
目前,市场上有许多单片机符合一般设计要求,但很少有单片机能真正实现低功耗功能。经过长期的比较和研究,本课题最终选择了TIMSP430系列超低功耗单片机[。
本系列单片机的主要特点是:
1.处理能力强,主系统时钟为8MHz,指令周期仅为125ns;
2.超低功耗。由于系统运行时钟灵活可控,系统有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0~LPM4),其中等待模式的功耗约为0.7μA;
3.工业产品。工业产品具有稳定性好、适应性强、成本低等优点,更有利于降低开发难度,缩短开发周期,节约科研成本。
4.2电属管浮子流量计主控单元硬件设计的总体思路。
该系统通过多级电压转换模块将外部提供的24V电源转换为每个模块所需的电源;以MSP430F1611单片机为主控单元,协调各功能模块实现流量信号的二次测量。图4-1显示了以MSP430F1611为主控单元的硬件系统示意图。
硬件系统示意图" width="607" height="474" />
系统工作流程为:外部+24V电源为精密电流变送器,工作正常,输出+5VDC电源;+5V电源为恒流源,保证恒流源正常工作;另一方面,+5V通过高精度电压转换芯片转换为+3.3V,为单片机、液晶显示模块和上下通信模块提供电源。磁阻传感器检测外磁性钢角,PT100测量流体温度,HT30测量流体压力,计算放大器放大调整输出弱电信号,取样单片机ADC模块。进入单片机后,通过液晶模块直接显示当前瞬时流量和累积流量,输出一定比例的PWM波,转换为相应的4~20ma标准信号;
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