基于HART协议的超低功耗高精度流量变送器的研制.pdf

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1、·98·工业仪表与自动化装置2015年第3期基于HART协议的超低功耗高精度流量变送器的研制钟君，蔡黎明，于涌(中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州215163)摘要：介绍了一种高精度智能化的超低功耗流量变送器。该流量变送器以MSP430F449单片机为核心，采用两线制仪表的电路设计方法，完成温度、压力和差压3路信号的模拟隔离和采集，依据流量计算模型得到流量值，并且将瞬时流量转换成4～20mA的标准信号输出，并能够兼容HART通信协议。该变送器具有低功耗、高精度、智能化和抗干扰强的特点，测试结果表明，设计的变送器的测量精度达1‰，在高精度流量测量变送领域具有广阔的应用前景

2、。关键词：流量变送器；低功耗；MSP430；HART；两线制中图分类号：TH811文献标志码：A文章编号：1000—0628(2015)03—0098—05DesignofsuperlowpowerandhighaccuracyflowtransmitterbasedonHARTZHONGJun，CAILiming，YUYong(SuzhouInstituteofBiomedicalEngineeringandTechnology，ChineseAcademyofSciences，JiangsuSuzhou215163，China)Abstract：Akindoflow—power

3、andhi【ghaccuracyflowtransmitterisintroduced．Thetwowiresys—terndesignmethodisusedtosimplifythewiringandreducethecost，MSP430isusedasthecoreofthesystem，signalsoftemperature，pressureanddifferentialpressureareisolatedintheanalogwayandgath—ered，theflowvalueisfiguredoutaccordingthegivenmodelandchange

4、dintoasignalof4～20mAcur-renttotransmit，theHARTprotocalisrealizedintheoutputcurrentlooptoenhancetheintelligentofthetransmitter，theresultshowsthatthetransmittercanreachtheprecisionof1％。，thetransmittercanbeusedwidelyintheareaofhighaccuracyflowmeasurement．Keywords：flowtransmitter；low—power；MSP430；

5、HART；twowiresystem节能降耗的目的。0引言该文介绍了一种节流式差压流量变送器，该流高精度的流量测量，对于提高给水调节的品质、量变送器采用两线制、低功耗设计，将变送器电流系统运行的安全性以及经济核算的准确性具有十分控制在3．5mA以下；以MSP430超低功耗单片机重要的意义¨。为核心，采用模拟隔离方式实现前端多通道信号的流量测量装置的种类很多，节流装置是目前最高精度隔离输入和采集，并且在4～20mA的标准为成熟和可靠的流量测量装置，是电力行业和其他输出信号上实现HART通信，可对变送器参数进行能源行业的主要流量测量装置。传统的差压式流量在线设置与修改J。设计的变送器可

6、以满足不同计根据安装于管道中流量检测件产生的差压，己知工况条件下高温高压水或水蒸汽流量的高精度的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量检测的仪表J。目前实际使用的给水流量测量装置不能满足当前机组性能准确评价的需要，难以达到1系统工作原理该流量变送器工作原理如图1所示。前端3路收稿日期：2014—09—09输入信号为传感器得到的标准4～20mA的电流信基金项目：国家重大科研装备研制项目(ZDYZ2013一1)作者简介：钟君(1984)，男，江苏溧阳人，助理研究员，工学硕号，分别表示被测管道内流质的温度、压力和差压士，研究方向为体外循环生命支持系统、微位移定位系统等。值，其中温度，

7、压力信号用于流量计算的补偿。3路2015年第3期工业仪表与自动化装置·99·输入信号首先经过模拟隔离电路调理，然后由单片标准的4～20mA模拟电流信号形式输出流量值。机控制A／D模块将其转换为数字信号，根据节流喷在标准的输出信号上兼容了HART通信协议，实现嘴对应的计算模型，计算出瞬时流量以及累计流量了现场变送器与上位计算机的通信，可对变送器参等数据。再通过单片机控制D／A模块，将其转换为数进行在线设置与修改。温度压力差压图1系统工作原理所涉及到的核心芯片都采用低功耗