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閱讀：11發(fā)布時(shí)間：2026-7-5
系統(tǒng)硬件主要是由金屬電阻應(yīng)變式壓力傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、4～20mA輸出電路、顯示電路、按鍵輸入電路、報(bào)警電路以及電源電路等組成。當(dāng)壓力傳感器將所測(cè)得的壓力變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)之后，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路之后，由A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送至MSP430內(nèi)部進(jìn)行分析。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的分段式標(biāo)定算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最終通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換和4～20mA輸出電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)，供后續(xù)設(shè)備接入。
1、壓力傳感器
根據(jù)高溫熔體擠出生產(chǎn)控制過(guò)程的特點(diǎn)，所選用的壓力傳感器需要能適應(yīng)高溫、高壓環(huán)境下持續(xù)測(cè)量，具備靈敏度高、測(cè)量速度快等特點(diǎn)，除此之外，還需要克服溫度等環(huán)境因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，因此系統(tǒng)選用金屬電阻應(yīng)變式壓力傳感器。金屬電阻應(yīng)變片能承受高溫、高壓環(huán)境，且對(duì)溫度的敏感程度較低，金屬電阻應(yīng)變式壓力傳感器是目前工業(yè)檢測(cè)中應(yīng)用泛的壓力傳感器，其具有結(jié)構(gòu)接單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)傳感器受到外界壓力時(shí)，它會(huì)將承受到的壓力按照一定的線(xiàn)性關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，通過(guò)采集傳感器輸出的電信號(hào)來(lái)擬定壓力－電壓曲線(xiàn)，從而根據(jù)采集到的電信號(hào)大小計(jì)算得到相應(yīng)的壓力值。
2、壓力檢測(cè)電路
壓力檢測(cè)電路由電橋電路和信號(hào)檢測(cè)電路組成。電橋電路的一個(gè)橋臂為金屬電阻應(yīng)變片式壓力傳感器，該橋臂用于檢測(cè)熔體的壓力，其會(huì)將所承受到的壓力值線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。信號(hào)檢測(cè)電路對(duì)電橋輸出的電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大等處理， 將輸出電壓信號(hào)的幅值調(diào)整到合適的范圍，便于A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
3、A/D采集電路
為了提高檢測(cè)精度，系統(tǒng)選用高精度16位A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7606，AD7606采樣頻率到達(dá)200kHz，可同時(shí)采集8個(gè)通道的數(shù)據(jù)，采用單5V供電，采集電壓的范圍在－10～+10V之間。單片機(jī)通過(guò)FSMC總線(xiàn)接口與AD7606進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，AD7606的CONVST為啟動(dòng)引腳，CONVSTA控制1～4通道，CONVSTB控制5～8通道。本文設(shè)計(jì)的智能壓力變送系統(tǒng)共用到兩個(gè)采集通道，通道1是對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行采樣。通道2是對(duì)單片機(jī)供電電壓進(jìn)行采樣，當(dāng)供電異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警。BUSY引腳為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)BUSY為高電平時(shí)表示AD7606正在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)BUSY為低電平時(shí)表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。
4、4～20mA輸出電路
單片機(jī)將采集到的壓力信號(hào)在內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算、處理，然后將壓力值送入單片機(jī)內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換模塊， 通過(guò)轉(zhuǎn)換可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)。但此電流信號(hào)并不是工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流輸出信號(hào)，因此需要將單片機(jī)D/A模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流輸出信號(hào)。
5、軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)的重要組成部分之一，系統(tǒng)利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，主要設(shè)計(jì)了系統(tǒng)初始化程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、D/A轉(zhuǎn)換程序、分段式壓力算法程序等。當(dāng)系統(tǒng)采集到壓力信號(hào)時(shí)，經(jīng)外部A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)內(nèi)部對(duì)采集到的壓力值進(jìn)行預(yù)處理，最后利用分段式壓力標(biāo)定算法對(duì)壓力值進(jìn)行修正，最后將處理過(guò)后的壓力值發(fā)送到顯示器上實(shí)時(shí)顯示。還可以通過(guò)預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流輸出接口，將采集到的壓力信號(hào)供給其他儀表使用。
1151變送器的工作原理。被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過(guò)隔膜片和δ元件內(nèi)的填充液傳到預(yù)張緊的測(cè)量膜片兩側(cè)，測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣體上的電極各組成一個(gè)電容器，在無(wú)壓力通入或兩壓力均等時(shí)測(cè)量膜片處于中間位置，兩側(cè)兩電容器的電容量相等，當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容就不等，通過(guò)檢測(cè)，放大轉(zhuǎn)換成4-2OmA的二線(xiàn)制電流信號(hào)。壓力交送器和壓力交送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空元份。
電容式變送器有下列特點(diǎn)
1.品種齊全、精度高、穩(wěn)定性好，價(jià)格比同類(lèi)進(jìn)口儀表便宜
2.采用二線(xiàn)制工作方式
3.敏感元件采用固體化結(jié)構(gòu)，小型堅(jiān)固，抗振能力強(qiáng)
4.主要部件可與1151同類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行互換
5.關(guān)鍵零部件、電子元件及接插件均采用國(guó)際上高質(zhì)量產(chǎn)品。本系列產(chǎn)品可靠性好，質(zhì)量穩(wěn)定，故障率少。 6.正遷移可達(dá)500%，負(fù)遷移可達(dá)600%(最小量程時(shí))
7.阻尼可調(diào)
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