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熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的硬件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu) |
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| 發(fā)布日期：2020-07-14 點(diǎn)擊：1774次 |
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)硬件按結(jié)構(gòu)分總體上可分為三部分：流量計(jì)傳感器、流量計(jì)控制器和上位機(jī)，這三部分的連接關(guān)系和總體效果如下圖3.1 所示。其中，流量計(jì)傳感器主要包括測(cè)溫探頭和測(cè)速探頭；流量計(jì)控制器上面集成了信號(hào)調(diào)理電路、AD 轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算控制器、顯示器和變送器以及其它一些重要電路等部分；上位機(jī)主要是指運(yùn)行在上位機(jī)上的通信監(jiān)控軟件。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)硬件按功能分大體上可分為：采樣模塊、運(yùn)算控制模塊以及通信模塊。其中采樣模塊包括傳感器的類(lèi)型和安裝方式、采樣信號(hào)的前端處理、信號(hào)的選擇和AD 采樣等；運(yùn)算控制模塊的核心是微控制器，主要包括數(shù)據(jù)處理、控制、顯示及一些模擬量輸出等；通訊模塊主要包括RS485 通信、HART通信等。整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的原理框圖如圖3.2 所示：
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)硬件系統(tǒng)的整體工作流程如下：采樣部分由惠斯通橋式電路中的流量傳感器得到與各點(diǎn)氣體瞬時(shí)流量以及氣體溫度相對(duì)應(yīng)的電壓值，并先通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路將采樣電壓值控制在適合AD 轉(zhuǎn)換器工作的電壓范圍之內(nèi)，再輸入到AD 轉(zhuǎn)換器中，為了提高系統(tǒng)的精度，要條件允許的情況下盡量選擇高精度的AD 轉(zhuǎn)換器。運(yùn)算/控制模塊主要負(fù)責(zé)處理由AD 轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)算法處理后通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算器計(jì)算出氣體溫度、瞬時(shí)流速、瞬時(shí)流量以及累積流量，顯示在液晶顯示器上。除此之外，微控制器還處理一些其它的數(shù)據(jù)（如時(shí)間信息、按鍵信息等）并作出相應(yīng)的處理。通信模塊的的作用主要是微控制器與一些外設(shè)及上位機(jī)之間的通信，工業(yè)常用的RS-485 通信雖然簡(jiǎn)單，卻是與其它一些儀表通信兼容不可缺少的。同時(shí)本文還介紹了HART 協(xié)議，并基于HART 協(xié)議的通信原理對(duì)原有的通信模塊進(jìn)行了擴(kuò)展，主要作用是在4~20mA 模擬電流信號(hào)上可以雙向傳輸數(shù)字信號(hào)，大大增加了數(shù)據(jù)通信能力。
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