智能壓力傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

常規(guī)氣壓傳感器部分與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)隔離，抗干擾能力差，測(cè)量對(duì)象的壓力變化往往很快。所以系統(tǒng)不僅需要快速的數(shù)據(jù)吞吐能力，而且需要適應(yīng)復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境，具有良好的抗干擾性、自檢能力和數(shù)據(jù)傳輸能力。

由于FPGA具有擴(kuò)展靈活、可以實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)(SoC)、可以使用多種IP核等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)更緊湊的可控多路模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換、快速數(shù)據(jù)處理和傳輸、誤差校正和溫度補(bǔ)償智能傳感器系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合傳感器和數(shù)據(jù)采集處理控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。

第一系統(tǒng)性能和組成部分。

1.1對(duì)智能傳感器系統(tǒng)的要求。

感應(yīng)器壓力測(cè)量范圍：0~5MPa系統(tǒng)精度：±0.1%FS1通道電壓輸入(壓力信號(hào))串行RS232C接口輸出超過250sampies/通道/s。

1.2主要部件和系統(tǒng)性能。

基于系統(tǒng)精度指標(biāo)選擇設(shè)備：

該FPGA芯片選用Altera的CycloneⅡEP2C5，邏輯單元為4608個(gè)內(nèi)存塊，26個(gè)M4KRAM模塊，142個(gè)用戶I/O接口。

采用PDCR130W，壓力范圍7MPa，工作電壓DC10~30VDC，輸出0~10V，精度±0.05%FS，使用溫度范圍-40~+125℃，影響±0.015%FS/℃。

采用高精度的溫度傳感器LM335，具有10mV/K的靈敏度，1℃的精確度和-40~+100℃的溫度范圍。

轉(zhuǎn)換器選用12位A/D轉(zhuǎn)換器AD1*，轉(zhuǎn)換時(shí)間為10μs，輸入0~10V，或±5V雙極輸入，可輸出12位并行。

多用模擬開關(guān)AD7502，其引腳設(shè)置為EN=1的能量信號(hào)A1A0用多用模擬開關(guān)AD7502，用于通道選擇信號(hào)。

TTL和RS232C之間的轉(zhuǎn)換接口系統(tǒng)采用MAX232芯片來(lái)完成。

第二，系統(tǒng)誤差的修正方法。

修正漂移值和增益誤差的2.1零點(diǎn)方法

智能化儀表的誤差模型誤差修正公式如下：

正式：b1和b0為誤差修正系數(shù)。圖1中顯示了誤差校正環(huán)模型，x為被測(cè)信號(hào)，y為系統(tǒng)輸出，◎，k,i為影響系統(tǒng)的未知數(shù)。

修正錯(cuò)誤的程序如下：

關(guān)掉S1,x=0，根據(jù)誤差修正公式得到(2)，系統(tǒng)零點(diǎn)修正；

當(dāng)S2閉合時(shí)，x=E(標(biāo)準(zhǔn)電壓)得到校正系統(tǒng)增益誤差的公式(3)。

采用組合(2)、組合(3)形式，可獲得誤差修正因子。

用計(jì)算的誤差修正因子和誤差修正公式(1)求得校正后的輸出信號(hào)Y，用于實(shí)際測(cè)量中的S3閉合。

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