摘要：設計(jì)了電容式渦街(jiē)流量計
二次儀(yí)表的電路部分(fèn),其中包括前置(zhi)放大電路、濾波(bō)🏃電路、整形電路(lu)組成的信号調(diao)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(biǎo)🏃供電電路的設(shè)計。實驗證明,該(gai)電路能夠精确(que)實現對電容式(shi)渦街流量信号(hao)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(you)發展前途的一(yi)種,它安裝簡單(dan)，維護方便,無需(xu)裝導壓管和固(gu)定支架,可減少(shǎo)故障點。它廣泛(fan)用于管道中液(yè)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(zu)用戶不同的檢(jian)測要求☀️,因此研(yan)究電容式渦街(jiē)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(liú)量計二次儀表(biao)電路，該電路以(yǐ)MSP430F149單片機爲核心(xīn),設計了信号調(diào)理電路,低功🛀耗(hao)微處理器系統(tong),二次儀表供電(dian)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(jǐng)。
1二次儀表電路(lu)的工作過程
電(dian)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(lǐ)電路處理後,送(song)到MSP430F149的P1.1口,利用該(gāi)I/O口具有的定時(shí)器✍️A捕獲🍉中斷功(gong)能，同時利用定(dìng)時器B模塊,讀人(rén)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(chu)瞬時流量值、累(lèi)積流量值,送到(dào)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(dian)路輸出的信号(hao)低于毫伏級,需(xu)要對采集到的(de)🈲信号進行放大(dà)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(neng)抑制零點漂移(yí)，電路如圖1(a)所示(shi);傳感器得到的(de)信号夾雜着噪(zao)聲信号,爲消除(chu)噪聲的幹擾,設(shè)計濾波電路,該(gāi)電路采用無限(xiàn)增💛益多路反饋(kuì)二階濾波電路(lù),該電路過渡帶(dai)窄,能改善渦街(jie)信号的🌈頻率特(te)性,濾波♍電路如(rú)圖1(b)所示;信号放(fang)大濾波電路後(hòu),爲便于單片機(jī)計數,需要對信(xìn)号🐇進行整形處(chu)理。整形電路通(tong)過施密特🔴觸⛹🏻♀️發(fā)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(qì)R8的阻值,設定門(men)♈限電壓,将輸人(ren)信号轉換成脈(mò)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(shè)計
3.1鍵盤接口電(dian)路
現場測量儀(yi)表在使用時,需(xū)要根據不同管(guan)道直徑、流體介(jiè)質、溫😘度、氣壓、黏(nián)滞系數等改變(biàn)或修正相關參(cān)數,來計🌈算體積(jī)流♻️量或質量流(liu)量,所以儀表必(bi)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(yòng)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(yi)單獨設置成輸(shu)人😄或者輸出,且(qiě)每個都可獨立(lì)讀寫。如圖2所示(shi)爲鍵盤接口電(diàn)路,，利用P2端口🏃♂️的(de)每個管腳還可(ke)以單獨設置爲(wei)中斷或隻讀口(kǒu)分别與P2.0~P2.4依次連(lián)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(xiu)改鍵有按鍵動(dong)作時觸發鍵盤(pán)中🤟斷,其它鍵❄️按(an)下不響應中斷(duan)。當進人中⁉️斷後(hòu)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(diàn)平3V,彈起🐆鍵時對(dui)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(gong)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(yong)的單片機I/0口數(shù)量較少,另外此(ci)液晶👨❤️👨具有低電(dian)壓供電方式,可(kě)選擇3.3Vce和5Vce的電🐉壓(ya)供電。液晶内🏃♀️部(bù)采用♋PCD8544,設計爲48行(hang)84列的圖形顯示(shi)，所有的顯示功(gōng)🔴能集成在一塊(kuài)芯片上,包括LCD電(dian)♈壓及偏置電壓(ya)發生器，隻須很(hěn)少外部元件且(qie)功耗小正常顯(xian)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(shì)合于電池供電(diàn)🚶♀️的便攜式通信(xin)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(xiang)連,使用内部振(zhèn)蕩器時令6腳接(jiē)高電平,8引♊腳所(suǒ)接電容是起延(yán)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(er)次儀表供電電(diàn)路設計
MSP430系列單(dan)片機的工作電(diàn)源--般是1.8V~3.6V,并且功(gōng)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(shu)出🙇♀️電壓爲3.3V,電流(liu)爲800mA,完全能滿足(zu)大多數低功耗(hào)應用場😍合的要(yao)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(liu)量計二次儀表(biao)的電路,該電路(lù)由信号調理電(dian)路、低功耗微處(chù)理器系統、二次(cì)儀表供電電🚩路(lù)組成。實驗驗證(zheng)了該電路的正(zheng)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(jǐng)。
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