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新聞詳情
上自儀對水平安裝的金屬管轉子流量計主控單元的原理解析來源：上海自儀九廠作者：上海自動化儀表廠
 今天是5月10日上海自動化儀表有限公司水平安裝的金屬管轉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，必須考慮水平安裝的金屬管轉子流量計外圍模塊的功能與要求。上海上自儀公司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。 ?水平安裝的金屬管轉子流量計計主控單元選型 根據前面章節(jié)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(huán)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，水平安裝的金屬管轉子流量計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[。 水平安裝的金屬管轉子流量計該系列單片機的主要特點有： 1. 強大的處理能力，水平安裝的金屬管轉子流量計主系統時鐘為 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(yè)級的產品。工業(yè)級產品的穩(wěn)定性好，適應性強，成本低等優(yōu)點更有利于降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，節(jié)約科研成本等。 4.2 ?水平安裝的金屬管轉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，協調水平安裝的金屬管轉子流量計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。 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，另一方面通過水平安裝的金屬管轉子流量計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，進入水平安裝的金屬管轉子流量計單片機內，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水平安裝的金屬管轉子流量計 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(wěn)定性。
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