壓力變送器傳感器的激勵(lì)電路設(shè)計(jì)
壓力變送器有壓力傳感器和二次儀表構(gòu)成，壓力傳感器采用硅壓阻式壓力傳感器，傳感器采用恒流激勵(lì)源，在恒流源激
勵(lì)下，壓力傳感器輸出電壓與壓力關(guān)系為：v=kp +式中： 為壓力傳感器的靈敏度；v0為傳感器零點(diǎn)輸出電壓。流，0與 成正比，壓力變送器傳感器輸出電壓信號(hào)在壓力恒定的情況下與傳感器的激勵(lì)電流成正比，即傳感器輸出電壓（1，+一一）與 成正比，將 同時(shí)作為l2位a／d轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓，采樣值n：4 095g（v+一 一）／v,of，其中g(shù)為信號(hào)調(diào)理增益，因此，可以得出ⅳ 與 無(wú)關(guān)，即參考電壓對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影
響，有效地降低了系統(tǒng)的測(cè)量誤差。
2．2 壓力變送器信號(hào)調(diào)理部分設(shè)計(jì)
為滿足系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)要求，電阻橋式傳感器輸出電壓信號(hào)放大調(diào)理采用低功耗的儀表放大器ad627，其zui大靜態(tài)工作電流僅為85 a，具有高輸入阻抗，軌對(duì)軌輸出，并可以采用單電源供電，只需通過(guò)一個(gè)外部精密電阻設(shè)定增益 。通過(guò)改變外部增益電阻將傳感器輸出微弱電壓信號(hào)放大到合適的測(cè)量
范圍。
2．3壓力變送器hart通信模塊設(shè)計(jì)
如圖3所示為hart變送器基本連線圖，圖中采樣電阻將電流和hart信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并傳送給通信上位機(jī)或手操器。
hart通信模塊由msp430f435微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad421以及hart調(diào)制解調(diào)芯片a5191hrt組成，如圖4所示。壓力變送器ad421是高性能單片數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac），它兼容hart協(xié)議的fsk通信電路，適合低功耗、高精度的智能工業(yè)控制應(yīng)用 ]。aim21內(nèi)部電壓調(diào)整器由內(nèi)部運(yùn)放、帶隙基準(zhǔn)和外接fet調(diào)整管組成，電壓調(diào)整器能夠從電流環(huán)路中獲取電流，可以為外部電路提供3．0 v、3．3 v或5．0 v的供電電壓，且aim21能夠給外圍電路提供高精度的1．25 v與2．5 v電壓基準(zhǔn)，這里將aim21輸出的2．5 v電壓基準(zhǔn)作為a／d轉(zhuǎn)換提供電壓基準(zhǔn)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用σ一△結(jié)構(gòu)dac核和電流放大器組成，保證16位的分辨率和單調(diào)性。采用標(biāo)準(zhǔn)三線串行接i；1與msp430相連，msp430將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的16位數(shù)字碼發(fā)送給ad421，ad421將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的4—20 ma模擬電流。
a5191hrt是單片hart調(diào)制解調(diào)器，采用相位連續(xù)的fsk半雙工工作方式，數(shù)據(jù)率為l 200 bps．a(chǎn)5191hrt內(nèi)部集成了符合bell202標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制器、解調(diào)器、接收濾波器、發(fā)送信號(hào)整形電路、載波檢測(cè)等電路 ，所以只要使用較少的外部無(wú)源元件就能夠構(gòu)建滿足hart協(xié)議物理層要求的電路。a5191hrt將疊加在4—20 ma環(huán)路上的fsk信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波、放大整形提取出來(lái)，解調(diào)為數(shù)字信號(hào)后傳送給msp430f435，或?qū)奈⑻幚砥鹘邮盏降膽?yīng)答幀信息調(diào)制成fsk信號(hào)經(jīng)波形整形后通過(guò)電容耦合到aim21上，通過(guò)aim21疊加在4—20 ma環(huán)路上發(fā)送出去。
圖4中a5191hrt與msp430f435的uart通用串行接口信號(hào)包括載波監(jiān)測(cè)ocd、hart的解調(diào)輸出orxd、來(lái)自u(píng)art的hart調(diào)制輸入itxd和請(qǐng)求發(fā)送inrts；loop+與loop一分別為4～20 ma電流環(huán)路的2個(gè)端口， 為aim21對(duì)外部電路提供的3．3 v供電電源，a5191hrt調(diào)制解調(diào)需要頻率為460．8 khz時(shí)鐘信號(hào)源。由于460．8 khz晶體為非標(biāo)晶體，這里采用msp430f435外接1．8432 mhz的標(biāo)準(zhǔn)晶振，經(jīng)微處理器4分頻后與a5191 hrt時(shí)鐘輸入相連。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
壓力變送器軟件分為3個(gè)部分：一部分是測(cè)量程序，負(fù)責(zé)傳感器信號(hào)的采集處理和輸出；一部分是hart協(xié)議通信程序，接收到hart通信信號(hào)，進(jìn)人中斷，進(jìn)行識(shí)別和響應(yīng)；另一部分菜單設(shè)置程序，當(dāng)有按鍵按下，變送器進(jìn)行本地參數(shù)設(shè)置。
壓力變送器:http://
電磁流量計(jì):http://
投入式液位變送器:http://
橢圓齒輪流量計(jì):http://
雷達(dá)液位計(jì):http://
便攜式超聲波流量計(jì):http://
高溫壓力變送器:http://