智能金属管浮子流量计设计分析
作者:常州鑫旺仪表有限公司 2024-11-26

智能金属管浮子流量计的硬件设计

设计思路

智能金属管浮子流量计的硬件设计采用模块化设计,共分为五个模块:传感器单元、微处理器单元、显示单元、总线通信单元和供电单元。这种模块化设计不仅降低了系统的运行故障,还提高了系统的灵活性和可维护性。

传感器单元

传感器单元负责现场信号的检测。具体来说,它通过将磁钢嵌在流量计的浮子内部,霍尔元件固定在流量计外管壁,当流量改变时,浮子位置改变,磁钢的磁场随之改变,霍尔元件输出的电压经放大调理后送入微处理器单元。

微处理器单元

微处理器单元是整个流量计的核心。它采用TI公司的MSP430FE425微处理器,该微处理器运算速度快、超低功耗,同时内部集成了AD转换器和FLASH存储器。这使得系统配置得以简化,提高了系统的运行可靠性。微处理器单元接收传感器单元的检测信号,经滤波、温度补偿后将现场实际流量值送至显示单元显示,同时经总线通信单元、HART总线送至上位机。

总线通信单元

总线通信单元是HART协议物理层的硬件实现。它一方面将微处理器单元送出的数字信号经调制解调器HT2012调制成FSK频移键控信号,叠加在环路上发送到HART总线;另一方面,总线通信采用C语言编写,实现了智能金属管浮子流量计和上位机之间的双向通信。

显示单元

显示单元用于显示现场实际流量值。它接收来自微处理器单元的处理后的信号,并将其转化为人类可读的形式显示出来。

供电单元

供电单元为整个系统提供稳定的电源。考虑到低功耗设计的要求,供电单元通常采用高效的电源管理方案,以确保系统在低功耗状态下仍能稳定运行。

结论

通过模块化设计,智能金属管浮子流量计不仅实现了高精度和低功耗,还具备了良好的抗干扰能力和稳定性。采用HART协议实现了总线通信,使得流量计能够方便地与上位机进行数据交换和组态调试。同时,采用Kalman滤波方法提高了流量计的测量精度,进一步增强了其在实际应用中的性能表现。


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