金湖思派儀表有限公司為您提供的現(xiàn)場流量測量解決方案

  渦街流量計測量流體的流量為體積流量，而在蒸汽貿(mào)易結(jié)算時采用質(zhì)量流量，因此需要根據(jù)蒸汽的溫度和壓力求取蒸汽的密度。溫度傳感器采用PT1000，壓力傳感器采用擴散硅壓阻式傳感器MB18，傳感信號調(diào)理電路采用MAXIM公司的18bitA/D轉(zhuǎn)換器MAX1403。MAX1403包含恒流激勵源、程控放大器、多個差分輸入通道等資源，工作電流約為250μA，在低功耗模式下僅為2μA。為了降低整個系統(tǒng)的功耗，A/D采樣的時間間隔是可以設(shè)定的，不采樣時關(guān)斷MAX1403。

  無線數(shù)據(jù)通信簡化了布線問題。CC1101是TI公司的低成本單片UHF收發(fā)器，具有功耗低、使用簡單等特點；支持多種調(diào)制格式，載波頻率可在300～348MHz、400～464MHz和800～928MHz等范圍內(nèi)選擇；數(shù)據(jù)傳輸率可達500Kb/s。本文采用433MHz載波，用SPI接口與CC1101連接。應(yīng)用CC1101的Wake-On-Radio（WOR）功能，即在無需MCU干預(yù)下周期性地從睡眠模式醒來偵聽數(shù)據(jù)包。一旦偵聽到有效數(shù)據(jù)，向MCU產(chǎn)生中斷，MCU可及時接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理完畢后進入CC1101的發(fā)送模式，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，再進入偵聽模式，以降低功耗。通信協(xié)議的應(yīng)用層采用MODBUS協(xié)議。

  為保證低功耗和寬溫的性能，流量計需要根據(jù)顯示內(nèi)容而定制LCD，因此采用集成串行接口的LCD驅(qū)動芯片HT1621；4個按鍵分別為功能鍵、移位鍵、數(shù)字鍵和退出鍵，用于參數(shù)設(shè)置；被設(shè)置的參數(shù)以及記錄的數(shù)據(jù)存放在I2C接口、容量為128KB的E2PROM芯片F(xiàn)M25V10中。

溫差發(fā)電片的選擇和安裝

  常用蒸汽的溫度在400℃以下。本設(shè)計所選用的中國納米克公司的溫差發(fā)電片（TEG），型號為TEP1-1263-3.4，尺寸為3cm×3cm×0.4cm，基片采用耐高溫熱電Bi-Te合成材料，熱面可以在高達380℃的高溫環(huán)境下連續(xù)工作，冷面則可以在高達180℃的環(huán)境下工作；由126個熱電偶組成，能產(chǎn)生5W左右的功率，有充足的余量滿足流量計的需要。

  溫差發(fā)電片安裝示意圖如圖4所示。為避開太陽光的直射而升高冷面溫度，取熱位置選在渦街流量計的下方。由于TEG不能彎曲，而管道是圓柱形，為保證發(fā)電片充分受熱和均勻受熱，設(shè)計了一個導(dǎo)熱性能好的銅質(zhì)弧形導(dǎo)熱體，該弧形導(dǎo)熱體的弧面與管道通過納米克公司的耐高溫導(dǎo)熱硅脂無縫連接，上平面則與溫差發(fā)電片的熱面貼在一起。為得到較大的溫差，需要在TEG冷面采用導(dǎo)熱性能好的散熱片，且散熱面積盡可能大。用保溫材料包牢弧形導(dǎo)熱體，以減少熱量的散失。