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熱式氣體質量流量計的硬件設計總體結構 |
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| 發布日期：2020-07-14 點擊：1807次 |
熱式氣體質量流量計硬件按結構分總體上可分為三部分：流量計傳感器、流量計控制器和上位機，這三部分的連接關系和總體效果如下圖3.1 所示。其中，流量計傳感器主要包括測溫探頭和測速探頭；流量計控制器上面集成了信號調理電路、AD 轉換器、運算控制器、顯示器和變送器以及其它一些重要電路等部分；上位機主要是指運行在上位機上的通信監控軟件。
熱式氣體質量流量計硬件按功能分大體上可分為：采樣模塊、運算控制模塊以及通信模塊。其中采樣模塊包括傳感器的類型和安裝方式、采樣信號的前端處理、信號的選擇和AD 采樣等；運算控制模塊的核心是微控制器，主要包括數據處理、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。整個系統硬件電路的原理框圖如圖3.2 所示：
熱式氣體質量流量計硬件系統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氣體瞬時流量以及氣體溫度相對應的電壓值，并先通過信號調理電路將采樣電壓值控制在適合AD 轉換器工作的電壓范圍之內，再輸入到AD 轉換器中，為了提高系統的精度，要條件允許的情況下盡量選擇高精度的AD 轉換器。運算/控制模塊主要負責處理由AD 轉換器得到數字電壓信號，經過算法處理后通過內部運算器計算出氣體溫度、瞬時流速、瞬時流量以及累積流量，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據（如時間信息、按鍵信息等）并作出相應的處理。通信模塊的的作用主要是微控制器與一些外設及上位機之間的通信，工業常用的RS-485 通信雖然簡單，卻是與其它一些儀表通信兼容不可缺少的。同時本文還介紹了HART 協議，并基于HART 協議的通信原理對原有的通信模塊進行了擴展，主要作用是在4~20mA 模擬電流信號上可以雙向傳輸數字信號，大大增加了數據通信能力。
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