摘要：設計(ji)了電容式渦街(jiē)流量計
二次儀(yi)表的電路部分(fèn),其中包括前置(zhì)放大電路、濾波(bō)電路、整形電路(lù)組成的信号調(diào)理電路，以MSP430F149單片(pian)機爲核心的按(an)鍵接口💛電路,LCD顯(xian)示接口電路,以(yǐ)及該二次儀表(biao)供電電☎️路的設(shè)計。實驗證明,該(gāi)電路能夠精确(que)實現對電容式(shi)渦街流量信号(hào)的控制💃🏻、處理功(gōng)能。
電容式渦街(jie)流量計是渦街(jie)流量計中最有(yǒu)發展前途的💔一(yī)種,它🌈安裝簡單(dān)，維護方便,無需(xū)裝導壓管和🍓固(gu)定支架♌,可減少(shǎo)故障點‼️。它廣泛(fàn)用于管道中液(ye)體、氣體和🤩蒸汽(qi)的🛀🏻測量,具有良(liang)好的通用🧑🏾🤝🧑🏼性和(he)互換性，能滿足(zú)用戶不同的檢(jian)測要求,因此研(yan)究電容式渦街(jie)流量計将具有(you)極其重要的現(xiàn)實意義。設計了(le)電容式渦街流(liu)量計二次儀表(biǎo)電路，該電路以(yi)MSP430F149單片機爲核心(xīn),設計了信号調(diao)理電路,低功耗(hào)微處理器系統(tong),二次儀表供電(diàn)電路。該電路具(ju)有低成本、低功(gōng)耗♈、高精度的特(tè)點,具有廣闊的(de)市場應用前景(jing)。
1二次儀表電路(lù)的工作過程
電(diàn)容式渦街流量(liàng)傳感器把檢測(cè)到的渦街信号(hao)，經過信号🏃調💚理(li)電路處理後,送(sòng)到MSP430F149的P1.1口,利用該(gāi)I/O口具有的定時(shi)器🙇♀️A捕獲中斷功(gōng)能，同時利用定(dìng)時器B模塊,讀🔴人(ren)捕獲的時間,獲(huo)得信号的頻率(lǜ),再根據儀表參(can)數,可以計算出(chū)瞬時流量值、累(lèi)積流量值,送👌到(dao)指定的RAM數據緩(huan)沖區🤩供LCD實時顯(xiǎn)示。
2信号調理電(diàn)路設計
環行電(diàn)路輸出的信号(hào)低于毫伏級,需(xu)要對采集到的(de)信号🐆進行放大(da)處理。可以通過(guo)恒流源式雙人(ren)單出差🏃動放大(dà)電路,該電路能(néng)抑制零點漂移(yi)，電路如圖1(a)所示(shì);傳感器得到的(de)信号夾雜着噪(zào)聲信号,爲消🚶除(chú)噪聲的👈幹擾,設(she)計濾波電路,該(gāi)電路采用無限(xian)增益多路反饋(kuì)🐇二階濾波電路(lù),該電路過渡帶(dài)窄,能改☀️善渦街(jiē)信号的頻率特(te)性,濾波電路如(ru)圖1(b)所示;信号放(fàng)大濾波電路後(hòu),爲便于單片機(jī)計數,需要對信(xin)号進行整形處(chù)理。整形電路通(tōng)過施密特觸發(fa)器電路産生方(fāng)波信号,電路如(rú)🆚圖1(c)所示;通過設(she)置可調電位✨器(qi)R8的阻值,設定門(mén)限電壓,将輸人(ren)信号轉換成脈(mo)沖信号輸人單(dān)🤩片機的P1.1端口🌈。利(li)用P1.1端口可以設(shè)置爲捕🌈獲方式(shi)獲取流量信号(hào)頻率。
3低功耗微(wēi)處理器系統設(she)計
3.1鍵盤接口電(diàn)路
現場測量儀(yí)表在使用時,需(xū)要根據不同管(guǎn)道直徑、流體介(jiè)質、溫💋度、氣壓、黏(nian)滞系數等改變(biàn)或修正相關參(cān)數,來計算體積(ji)流🈚量或質量流(liú)量,所以儀表必(bì)須有可以現場(chǎng)修正的鍵⛱️盤。設(she)計✂️采用獨立式(shi)鍵盤來修改相(xiang)關參數值，鍵☁️盤(pan)電路主要利用(yong)MSP430單片機的I0端口(kou)來進行設計。它(ta)的6組端🚶口的每(mei)組8個IV0管腳可以(yǐ)單獨設置成輸(shu)💛人或者輸出,且(qie)每個都可獨立(lì)讀寫。如🈲圖2所示(shì)爲鍵盤接口電(dian)路,，利用P2端口的(de)每個管腳還⭐可(kě)以單獨設置爲(wei)中斷或隻讀口(kou)分别🆚與P2.0~P2.4依次連(lian)接🔞。按鍵功能分(fèn)别是返回鍵、右(you)移鍵、增1鍵、左移(yí)鍵、修改🧑🏾🤝🧑🏼鍵。當修(xiū)改鍵有按鍵動(dòng)作時觸發鍵盤(pán)中斷,其它鍵按(an)下不響應中斷(duàn)。當進人中斷後(hou)按下其它任意(yi)鍵使得🧑🏾🤝🧑🏼對應，P2口(kǒu)由100Q和1kn兩個電阻(zǔ)對3.3V分壓爲高電(dian)平3V,彈起鍵時對(duì)應P2口爲低電平(píng)0,以此作爲鍵盤(pan)掃描判斷。
3.2顯示(shi)電路
采用低功(gōng)耗點陣式字符(fú)液晶顯示器NO-KIA5110的(de)48x84,這是一-種串行(hang)輸人數據點陣(zhen)式液晶,所占用(yòng)的單片機I/0口數(shu)量較少,另外此(cǐ)👈液晶具有低電(dian)壓供電方式,可(ke)選擇☔3.3Vce和5Vce的電⭐壓(yā)供電。液晶内部(bu)采用PCD8544,設計爲48行(háng)84列的圖形♍顯示(shi)，所有的顯示功(gong)能集成在一塊(kuài)芯片上,包括LCD電(diàn)壓及偏置電壓(ya)發生器，隻須很(hěn)少外部元件且(qiě)功耗小正常顯(xiǎn)示📧時的工作電(dian)流在‼️200μA以下,且具(ju)有掉☁️電模🌈式。這(zhè)些特😄點非常适(shi)合于電池供電(diàn)的便攜式通信(xìn)設👌備和測試設(she)備中⛱️(3.4]。電路結構(gòu)如圖3所示,隻有(yǒu)2、3、4腳同單片機P4.0、P4.1、P4.2相(xiàng)連,使用内部振(zhèn)蕩器時令6腳接(jie)高電平,8引腳所(suo)接電容是起延(yan)時作用,它影響(xiang)掉電時屏幕上(shang)信息消失速度(dù)快慢,通常選📱0.1μF~10μF。
4二(èr)次儀表供電電(diàn)路設計
MSP430系列單(dān)片機的工作電(dian)源--般是1.8V~3.6V,并且功(gong)耗極低,電池電(diàn)壓通過W7805轉換成(chéng)+5V電源。如圖4所示(shì)，該芯片輸人5V,輸(shū)出電壓爲3.3V,電流(liú)爲💛800mA,完全能滿足(zu)大多數低功耗(hào)應用場🎯合的要(yào)求,也能滿足本(ben)系統的功耗要(yào)求。
5結論
設計了(le)電容式渦街流(liú)量計二次儀表(biǎo)的電路,該電🌈路(lù)由信♻️号調理電(diàn)路、低功耗微處(chù)理器系統、二次(ci)儀㊙️表供電電🏃♀️路(lu)組成。實驗驗🈲證(zheng)了該電路的正(zhèng)确性.和🥵可靠性(xing),而且該電路還(hái)具有結構簡單(dan)、價格低廉的♌優(yōu)點，具有廣闊的(de)市🔞場應用前景(jing)。
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