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基于hart协议智能通博最新娱乐官网的低功耗优化分析

来源:通博最新娱乐官网 时间:2018-06-22
基于hart协议智能通博最新娱乐官网的分析
随着自动化技术的发展和微电子技术的进步,以及现场总线技术的日益成熟,自动检测技术在生产过程中的应用越来越广泛,对现场信号的采集、传输和数据处理提出更高的要求,这就要求现场智能仪表要具有相当高的稳定性、可靠性和检测精度。而HART总线技术成功的将数字通信信号叠加到现有的现场控制系统上,对改进智能仪表间的通信和处理现场仪表系统的非线性化、温度漂移提供了无风险的解决方案。因此,研究和开发符合HART协议的智能仪表具有十分重要的意义。总线技术向全数字化发展已成为必然趋势,但由于传统的基于4-20mA模拟信号的模拟设备依然广泛的应用于工业控制,为满足从模拟到全数字的过渡,兼
顾模拟和数字两种通信方式的HART协议应运而生了。该协议基于Be202通信标准,在420mA的模拟信号上叠加不同的频率信号来传送数字信号。
本文主要讲述智能仪表在符合HART通信协议下进行模拟信号与数字信号的实时传输,研究和设计了单片机系统和传感器系统,并将其结合为智能型通博最新娱乐官网系统。论文在先容了HART协议的基础上,较为详尽的先容了通博最新娱乐官网系统的各个硬件模块(微处理器模块、传感器模块、通信模块、AD及DA模块)及其设计;为了同时解决传感器输出特性的非线性和温度漂移,文中提出了以压力传感器输出值和温度传感器输出值为变量,利用二元多项式重构传感器输出压力信号,再利用最小二乘法进行曲面拟合获得补偿系数,使得系统在获得压力传感器和温度传感器的输出信号后能简便地计算出被测压力值,很好地做到了非线性补偿和温度漂移的校正,极大的提高了系统的测量精度;最后对系统的App结构进行了分析和先容。
智能仪表的低功耗设计
由于工业自动化仪表的模拟信号标准为DC4-20mA,同时出于安全的需要,目前的智能通博最新娱乐官网均采用两线制,即电源线与信号的输出线合并起来共用一组导线,因此供给变送器的能量就很有限。对于内含微处理器的智能通博最新娱乐官网而言,功耗问题2显得尤为突出,必须设法解决。
(1)HART协议智能变送器必须工作在4~20mA电流环的两线回路中,它要从此电流环中吸取直流电而且还要为网络提供电源。这就意味着智能仪表供电的电流不能超过4mA。在实际应用中,幅度是±05mA的频率信号叠加在两线制的4-20mA电流环上,但环路上电流瞬时最大值为I45mA,最小值=3.5mA,如果向变送器送电过多,超过35mA,将导致数字信号负半轴失真,再考虑到调节量所需的余量,在此要求给变送器供电电流不超过34mA。在供电方面,本课题采用的是直接将输入电压稳压成所需的+5V电压后向系统供电,这种方法总电流必须控制在4mA以内。目前高性能比、低功耗的集成电路的出现,采用这种方法供电有很多的优越性。比如,现在的工业现场多为DC24Vⅴ供电,也有DC36V供电的,通常要求智能型通博最新娱乐官网能在DC12v-DC42v供电电压下稳定可靠的工作,这一方面直接将输入电压稳压成所需电压再向系统供电的的方式就有一定的优越性。
(2)选择低功耗电路及元件
由上述分析可知,智能通博最新娱乐官网系统的功耗比较低,因此在设计电路和选择元件时必须充分考虑功耗限制。最理想的情况是设计专用集成电路(ASIC),但基于目前我国的国情,普及应用ASIC还不现实,比较可行的方法是采用低功耗的器件。
 
综上所述,本硬件设计的特点是:
(1)微处理器采用经济实用的AT89S52单片机,货源充足、资料丰富。
(2)选用多通道、串行接口、具有自我诊断功能的A/D模数转换器AD7714和专门为HART协议智能仪表设计AD421数模转换器,提高了数模和模数的转换精度,继而提高了整个仪表的精度
(3)功能强大的HART协议模块A519IHRT为整个系统的数字数据的可靠传输提供保障。
(4)LCD液晶显示使信息显示清晰易懂。
(5)低功耗元器件的选择实现了智能变送器系统的低功耗。
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