基于MCU的智能流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2熱電阻測(cè)溫度及補(bǔ)償

熱電阻測(cè)溫度是利用某些導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化這一性質(zhì)來(lái)做成溫度測(cè)量敏感元件，通常采用的有鉑熱電阻Pt100、銅熱電阻Cu50o這些材料的電阻隨溫度變化而改變，通過測(cè)量電阻值再根據(jù)阻值和實(shí)際溫度的對(duì)照線性表就可以推算被測(cè)對(duì)象的溫度。這類傳感器主要用于低溫和中溫范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。

為了準(zhǔn)確的測(cè)量電阻值，消除引線電阻的影響，我們采用三線法測(cè)量電阻。具體的電路圖如圖3。

3.3變送電壓、電流信號(hào)的測(cè)量

在流量監(jiān)控系統(tǒng)中，由于有變送器輸入的溫度信號(hào)、壓力信號(hào)、差壓信號(hào)、流量信號(hào)等，所以就必須設(shè)計(jì)針對(duì)變送輸入的0-5V和1-5V電壓信號(hào)的測(cè)量以及0-10mA和4-20mA的電流信號(hào)的測(cè)量。

對(duì)于電壓信號(hào)的測(cè)量，因?yàn)槲覀儾捎玫腁/D轉(zhuǎn)換芯片在基準(zhǔn)電壓為0.5V時(shí)，測(cè)量的電壓范圍為0-1 V，所以要先對(duì)大電壓信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的衰減后才能進(jìn)行有效的測(cè)量。我們所用的測(cè)量電路為圖4:

3.4輸入信號(hào)處理

在測(cè)量流量時(shí)，各種傳感器送來(lái)的信號(hào)都要進(jìn)行抗干擾處理，否則將會(huì)被噪聲信號(hào)埋沒。比如當(dāng)測(cè)量毫伏輸入信號(hào)時(shí)，如果不加處理，那么很小的幾個(gè)毫伏的信號(hào)將會(huì)被埋沒，因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入的信號(hào)幅度也有限制。另外對(duì)電流信號(hào)也不能直接的測(cè)量，要將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后才可以測(cè)量。所有這些都要求對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，因此我們引入了小信?hào)處理電路。還有對(duì)各種信號(hào)的放大倍數(shù)要求也不一樣，我們采用了程序適當(dāng)?shù)目刂圃鲆娴姆椒ā?p>由前面的內(nèi)容可以知道，在系統(tǒng)中涉及的信號(hào)類型較多，各種信號(hào)范圍各異，由于體積的限制以及考慮到成本，故在多路信號(hào)的檢測(cè)過程中，多個(gè)通道共用一個(gè)放大器。信號(hào)經(jīng)放大處理后送至A/D轉(zhuǎn)換器，由于各個(gè)輸入量傳送到放大器的信號(hào)電平不同，放大器的增益也應(yīng)不同。一般情況下，應(yīng)使被轉(zhuǎn)換量的數(shù)值大小落在A/D轉(zhuǎn)換線性特性區(qū)間內(nèi)，并盡可能使模擬量信號(hào)輸入采用小放大倍數(shù)，即根據(jù)未知參數(shù)量值的范圍，自動(dòng)地選擇合適的增益和衰減，以切換到合適的量程。量程自動(dòng)設(shè)置的方法是在采集通道中設(shè)置可變?cè)鲆娣糯笃?，借助量程轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制其通斷，獲得所需的量程。

系統(tǒng)中此處電路的程控放大采用八選一多路模擬開關(guān)4051和運(yùn)放OP07組成。多路開關(guān)4051用來(lái)改變放大器的增益，根據(jù)輸入信號(hào)的大小，由單片機(jī)控制4051的選通，改變其反饋電阻的大小，從而達(dá)到改變放大器增益的目的，實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換。

模擬開關(guān)部分4051和運(yùn)放OP07完成將信號(hào)輸入前端測(cè)量的熱電偶、熱電阻、電流、電壓信號(hào)全部轉(zhuǎn)換成0-1V內(nèi)的小電壓信號(hào)。程序自動(dòng)完成對(duì)信號(hào)的識(shí)別后，控制第一片八選一模擬開關(guān)4051完成對(duì)送往放大器信號(hào)的選擇，程序通過對(duì)第二片4051的控制完成對(duì)放大倍數(shù)的選擇。