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文章出处:仓博仪表 发表时间:2020-01-12 09:50

ya力变送器可以测量流速、ya力、液位deng工业测量对象,其采yong的ya力chuan感器zhonglei各不xiang同,包括yazuxing、电容xing和微谐振器xing,所you这xiechuan感器leixing都shiyongguidan晶的薄膜作weiya力接收yuan件。智能ya力变送器集成了多个chuan感器,同时测量差ya值、静ya值和温度值。ya力变送器可以采yong电池供电huo环路电源DC24V 供电,变送器对外接口包括:4mA ~ 20mA、HART、RS-485/RS-422/RS-232、PROFIBUS、Modbus 和foundation deng。

 

一、蟙i吃砗偷鋢ingjia构

       从产pin设计的jiao度来看,工业ya力变送器蟙i成杓苮u要同时兼顾产pin硬件和调试软件的功能,必须考虑诸多设计xi节要求,包括jing度、ling漂yi、温度和静态ya力补偿。

1)考虑温度和静态ya力信号对差ya值的特性补偿。

2)可jian测出ya力chuan感器老化huoren何yi常问题。

 

3)ya力变送器产pin的最大量程可gao达200:1,上限甚至可达15,000 psi。

4)测量jing度最gao可以达到满量程范围的0.04%,通常xu要16 位至24 位的模数zhuan换器。

5)yu不同现场总xian的连接,li如HART、PROFIBUS、Modbus、foundation、RS-485/RS-422/RS-232、wuxianHART deng。

6)chuan感器、调理电路、蟙i车缭础⑼ㄐ藕虸/O 之间可能xu要隔离;隔离deng级从1 kV ~ 2.5 kV。

7)采yong电池和环路供电的差分ya力变送器xu要jing心选ze祄ou琩i功耗yuan件,li如MCU、AMP、ADC 和基准电ya源。工业现场温度环jing非常复杂,甚至yi常恶劣。wei了能够在较宽的温度范围内工作,di温漂yi系数和di功耗对差分ya力变送器非常重要。公司ti供完美的产pin组合,包括jingmi放大器、jingmi基准电ya源、jingmi模数zhuan换器和di功耗Cortex-M3 内he微处理器deng。chu此之外,di功耗蟙i硓hong的抗电磁gan扰能力( 如电涌、EFT 和ESD deng) 襝ai莥a力变送器面lin的严峻挑战。

       此外,ya力变送器内部的空间you限,要求gao蟙i砿i度,因而必须减小器件尺寸。jin来,集成技术的进步shi得蟙i成杓迫嗽蹦芄徊蓎ong尺寸更小、功耗更di、成ben更di的解决fang案,而其性能yu那xie大xing蟙i巢粁iang上下。持xu的技术进步要求既能不duanchun进这xie解决fang案集成,同时还tigao其性能和诊duan能力。

 

二、上位机软件

 

 

2.1 功能分析

      ADI 公司官wang针对ya力变送器ti供了“Smart PressureTransmitter.exe”软件,软件的zhu菜dan包括:文件、编ji、操作、工ju、窗口和帮助几个部分。当上位机软件连接硬件变送器以后,可操作的界面youzhu窗口、数ju采集、数ju数组、计suan各温度下曲xian系数、各系数曲xian生成和曲xianyingyong区域设定几大部分。从功能来看zhu要是yong来设置所连接ya力变送器的量程参数、ya力chuan感器ADC yuya力值的对ying关系、chuan感器温度补偿数ju、shu出4mA ~ 20mA 的PWM 标定xiao准几大部分,其zhong最wei复杂的是ya力chuan感器的温度补偿系数修正和针对差yachuan感器的静ya补偿系数修正两部分。

2.2 ya力标定

 

        ya力变送器接通DC24 zhi流电源、串口xian正确连接以后,打开“Smart Pressure Transmitter.exe”软件,默认显shizhu窗口选项卡。选ze对ying的COM 串口号,默认的通讯设置wei9600-8-n-1,wei了fang便软件yu下位机的串口数ju流调试,穤hi鹕柚昧舜趕hu入缓存区(Edit)、zi符串接收(Memo控件)和zi符串发送区(Edit)文ben框。软件还可以远程重启目标板和读写ya力变送器的版ben号。数ju采集ye面可以设置调试模式,实时读取标定ya力变送器的温度值℃,ya力源标准值和对yingya力变送器实时的ADC 值。最多可以设置4 个标定温度dian和针对mou个温度dian下的5 个ya力标定dian,可以根ju蔰ao蕏u求选zexu要标定的温度dian个数(1 ~ 4),标定时依次在特定温度下施加标准ya力值dian击对ying的Read 按钮,待xu要标定dian填写完quan后dian击writeEE 按钮将数组数ju写入下位机变送器硬件謝iao鄙衔换砑u要读取ya力变送器zhong的标定数ju时,只xu要dian击ReadEE 按钮。而数ju数组界面zhong是将上shu保存的16 进制HEX 数组zhuan换wei10 进制的数组便于标定人员读取panduan。

2.3 温度补偿

       ya力变送器的标定操作fang法已jing比较成熟,目莃a沽Ρ渌推魉鵶hiyong的chuan感器you多zhong。如guoya力变送器yong在常温环jing謝iao璞傅募屏啃阅躳ubian可以满足jing度要求,但是一旦设备yong在温差较大的工况环jing下,如北fangdi温huo新疆地区的gao温差环jing,就hui出现明显的lingdian漂yi,计量准确度下降甚至远远偏离预期ya力值。wei了解决上shu难题,目前多采yongxian性插值法、双xian性插值法、最小二cheng法来解决ya力chuan感器的温度补偿难题,计suan各温度下曲xian系数界面xiang当于ba1 ~ 4 个温度dian下的5 个ya力标定ADC 值穤hi鸫唇ǘ嘧椴钩ハ凳嘞钍焦叵担琩i层函数再将多组多项式的系数yong最小二cheng法进行二次拟合处理,得到针对这个ya力chuan感器的特征公式。各系数曲xian生成界面显shi的是各组ya力chuan感器ADC 值yu标定温度值的对ying关系,jing过温度补偿处理后的ya力chuan感器,其在ren何温度工况下(前ti标的温度范围已fu盖),ya力变送器的计量特效都满足jing度要求,其所cheng现出来的shu出特性yu室温标的shu出特性bingwu明显变化,甚至一致。

2.4 shu出标定

 

        ya力变送器shu出两xian制的4mA ~ 20mA 电流,控制shu出的fang式zhu要youPWM shu出和DAC shu出两zhongfang式,都xu要进行shu出标定操作。由于PWM 和DAC shu出一般都满足16 位shu出jing度且xian性度较gao,一般标定4mA 和20mA 两dian就可以满足整个量程的shu出要求,写入ya力变送器设备的参数包括PWM4、PWM20、DAC4 和DAC20。以PWMshu出weili,标定you两zhongfang法:一zhong是填写PWM4 时标准表的电流值和PWM20 时标准表的电流值;另一zhong是hui路zhong串联标准电流表,手动调整PWM4 的数值zhi至标准表电流显shi4.000,手动调整PWM20 的数值zhi至标准表电流显shi20.000。这两zhongfang法xiang比较,di一zhongfang法更适合上位机软件标定,填写标准表电流值比较fang便,而di二zhongfang法更适合现场仪表标定,因wei现场仪表按键填写难度较大,zhi接按键上下调整比较便捷。

 

三、jielun

       yingyongADI 公司的Smart Pressure Transmitter 上位机软件实现了配套硬件设备的ya力标定、温度补偿和shu出xiao准,yong多个温度dian下标定系列ya力值的fang法实现了最小二cheng法温度补偿。jing测试标定软件操作简dan,达到了ya力变送器设备出厂标定和温度补偿的预期效guo,you效地ti升了标定和测试效率。

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