電磁流量計廣泛應用于水泥、化工、紡織、醫藥、造紙、給排水、食品飲剎等技術部門,電磁流量計產品質量和性能對上述企業的經濟效益有著重要的影響。我國雖然已在電磁流量計開發方面取得了一定的成績,但由于起點低還存在一定的缺陷。高產轉換器的缺點主要表現如下:
(I)國內外的電磁流量計在基本測量原理上都是相同的,但在性能指標上還是有所差異。國內設計的電磁流量計勵磁模塊較高少采用開關式恒流源,多數采用模擬式恒流源,效率低。這種恒流源的線圈電阻適應范圍不夠大,往往需要很大的散熱器才能正常工作。
(2)電磁流量計需要處理的信息量還是相當大,某國外的產品甚至采用3個處理器來實現系統。國內的電磁流量計產品往往只使用單個8位單片機或16 位機,信息處理能力往往不夠,這使得可自由設置功能不夠多。
(3)開放性差。目前的電磁流量計轉換器多由分離式模擬器件構成,從而使儀表的結構、功能等的擴充和使用維護變得困難;軟件采用過程化軟件設計思想,其可讀性和可擴展性較高差;網絡通訊接口一般只配置單獨RS***232或***單獨RS.485串行接口,組網和通訊能力差。本研究設計使用新器件,結合了新的測量設計技術,實現了有更多功能、適用性的廣泛、有升高余地的電磁流量計轉換器,彌補目前電磁流量計存在的不足[31㈣146’5 51。
1.4本論文的任務及安排
本項目中我們采用新型微處理器、特性能集成電路及成熟的通訊技術,研究開發出具有組網通訊功能的智能化電磁流量檢測儀表。開發出的智能電磁流量計符合國外電磁流量計智能化、網絡化、小型化等發展趨勢,因此有助于改變國內電磁流量計產品的落后現狀。在本項目的開發過程中,應主要完成以下方面的任務: (1) 以Philip公司LPC系列32位ARM單片機為核心器件構筑功能強大的智能單元,增強電磁流量計系統的智能性和運算控制能力; (2)硬件電路結構實現模塊化設計,使其具有可擴展性和易維護性; (3)采用頻率可調的低頻矩形波勵磁方式來改善系統勵磁性能,設計基于開關原理的勵磁電路,降低系統勵磁功耗,增強系統勵磁靈活性; (4)采用精度轉換放大電路和A/D轉換器來實現信號轉換,提高系統抗干擾能力和檢測精度,減少測量誤差; (5)采用RS.232/RS.485和HART標準總線作為系統通訊接口,增強系統組網能力和通訊的可靠性; (6)采用容錯、軟件陷阱、數據濾波等多種技術措施提高系統的可靠性。因此本文具體內容包括以下幾方面: (1)分析影響電磁流量計性能的各個因素,提供改善電磁流量計轉換器理論依據;(2)研制基于32位ARM單片機電磁流量計的轉換器;(3)對設計的樣機系統進行實驗測試。