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        啤酒計(jì)量表的功能概況與硬件程序設(shè)計(jì)

        發(fā)布時(shí)間:2020-09-01 08:04:30??點(diǎn)擊次數(shù):2033次
        摘要:啤酒計(jì)量表是吸取了國(guó)內(nèi)外流量?jī)x表先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷、輕巧、精度高、復(fù)現(xiàn)性好、穩(wěn)定性好、安裝維護(hù)使用方便等特點(diǎn)的新一代渦輪流量計(jì),若與具有特殊功能的顯示儀表配套,還可以進(jìn)行定量控制、超量報(bào)警等,是測(cè)量甲醇、白酒、乙醇*理想的儀表。我公司渦輪流量產(chǎn)品本身具備現(xiàn)場(chǎng)顯示功能,也可將流量信號(hào)以電流信號(hào)的形式遠(yuǎn)傳輸出,特別適用于與二次顯示儀表連接。
        1啤酒計(jì)量表功能概況
        啤酒計(jì)量表屬于速度式流量測(cè)量計(jì),其工作原理是在流體管道內(nèi)安裝渦輪,利用流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的推力使渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng),渦輪的轉(zhuǎn)速和流體的流速將成正比例關(guān)系,同時(shí),安裝在計(jì)量?jī)x表殼體的電磁感應(yīng)接收器實(shí)時(shí)接收由葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的脈沖,智能儀表收集到脈沖之后進(jìn)行濾波放大,即可通過簡(jiǎn)單的比例關(guān)系計(jì)算出管道的實(shí)時(shí)流量。啤酒計(jì)量表其內(nèi)部機(jī)械機(jī)構(gòu)見圖1。
        智能儀表以DSP為處理器,它采集到渦輪流量傳感器傳送的脈沖信號(hào)后通過濾波放大后在處理器內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算,并將運(yùn)算結(jié)果顯示在液晶屏上,同時(shí)還能夠通過RS485通信向上位機(jī)遠(yuǎn)傳流量信息。圖2為渦輪流量智能儀表的內(nèi)部功能模塊結(jié)構(gòu)圖。


        2智能啤酒計(jì)量表的硬件設(shè)計(jì)
        2.1渦輪脈沖輸入調(diào)理電路
        由于渦輪流量傳感器產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)有一定的噪聲信號(hào),并且電壓只有幾十毫伏,所以在將信號(hào)輸入到DSP處理器之前進(jìn)行濾波、整形和放大。*82頁(yè)圖3為渦輪脈沖輸入調(diào)理電路。
        2.2液晶顯示
        液晶選擇12864點(diǎn)陣式液晶,它能夠動(dòng)態(tài)顯示各種圖形、漢字以及各種符號(hào)信息,為各種電子產(chǎn)品提供了友好的人機(jī)界面,點(diǎn)陣式圖形液晶顯示屏具有工作電壓低、功耗低、可視面積大、體積小、無(wú)電磁干擾、數(shù)字接口、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。圖4為液晶顯示電路原理圖。


        2.3RS485通信
        RS485接口組成半雙工網(wǎng)絡(luò),選擇兩線制與上位機(jī)電腦相連,采用屏蔽雙絞線傳輸。通信系統(tǒng)整體為總線式結(jié)構(gòu),這樣1臺(tái)上位機(jī)*多可以和現(xiàn)場(chǎng)32臺(tái)智能儀表相連。采用MAX485芯片完成電壓轉(zhuǎn)換,圖5為RS485通信電路原理圖。

        2.4DSP微處理器
        TMS320F28335具有150MHz高速處理能力,具備32位浮點(diǎn)處理單元,6個(gè)直接內(nèi)存存取通道,支持EMIF,McBSP和ADC,配備總計(jì)18路PWM波輸出端口,其中有6路為專用超高精度的PWM輸出,12位16通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元。由于TMS320F28335具備浮點(diǎn)運(yùn)算單元,用戶可快速編寫控制算法而無(wú)需在處理小數(shù)操作上耗費(fèi)過多時(shí)間和精力,與其他DSP相比,整體性能提高了一倍,并與定點(diǎn)C28x控制器軟件兼容,從而簡(jiǎn)化了軟件開發(fā),縮短了開發(fā)周期,降低了開發(fā)成本。
        3智能啤酒計(jì)量表的程序設(shè)計(jì)
        3.1微處理器功能程序設(shè)計(jì)
        上電后程序?qū)SP的硬件資源進(jìn)行初始化,包括中斷系統(tǒng)、GPIO口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、通信端口及基本的時(shí)鐘設(shè)置。程序每秒對(duì)接收到的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),其除以儀表系數(shù)后的結(jié)果作為瞬時(shí)流量,同時(shí)在時(shí)間上對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行累積,計(jì)算出兩種流量后,將其實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏上,同時(shí)將數(shù)據(jù)保存,**等待上位機(jī)電腦對(duì)數(shù)據(jù)的讀取。通信采用MODBUS協(xié)議,波特率為9600b/s,無(wú)校驗(yàn),8位數(shù)據(jù)位,1位停止位。圖6為微處理器功能設(shè)計(jì)流程圖。

        3.2流速修正算法
        啤酒計(jì)量表中流速對(duì)儀表系數(shù)有著很大的影響,這部分誤差會(huì)*大影響*終計(jì)量的精確度,傳統(tǒng)的做法是當(dāng)流速發(fā)生較大的持續(xù)變化時(shí),需對(duì)啤酒計(jì)量表進(jìn)行重新標(biāo)定。針對(duì)這個(gè)問題,在不同流速下,測(cè)量了啤酒計(jì)量表的儀表系數(shù)(見表1)。

        繼續(xù)增大流量,儀表系數(shù)基本保持不變,故對(duì)0.4~1L/s內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)擬合,得到擬合函數(shù)
        Y=5+52.16X+16.9X2-116.22X3+83.34X4.(1)
        其中自變量為流量,因變量為儀表系數(shù)。當(dāng)流量介于0.4~1L/s時(shí),采用式(1)進(jìn)行計(jì)算;當(dāng)流量超過1.1L/s時(shí),保持儀表系數(shù)恒為69.9。
        4結(jié)論
        筆者設(shè)計(jì)一種基于DSP的智能啤酒計(jì)量表,它能夠?qū)u輪流量傳感器的脈沖信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路輸入到微處理器中,并在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示經(jīng)過系統(tǒng)修正的瞬時(shí)流量和累積流量,同時(shí)還可以將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至上位機(jī)。此智能啤酒計(jì)量表功能強(qiáng)大,測(cè)量精度高,有廣闊的應(yīng)用前景。
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