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锅炉多路风压风速监测仪的设计与应用

来源:    作者:     发布时间:2015-05-27 17:33:55     点击数:

3.3 A/D转换电路

选用ADI公司的16位串行口的A/D转换芯片AD7715,它使用开关电容逐次逼近技术完成A/D电容器和电感器转换过程,只有1路模拟输入。逐次转换各个通道数据,将转换完的数据存储在数据存储器里,需要用时再取出来。该芯片具有自校准、系统校准功能,可以消除零点误差、满量程误差及温度漂移的影响。

图4为AD7715与89CA2的连接,单片机的P2.2,P2.1,P2.0引脚分别与AD7715的SCLK、DRDY、DOUT(DIN)引脚连接。由于AD7715的输入与输出不同步,所以输入与输出引脚接在单片机的同一个引脚P2.0上。AD7715的片选信号(CS)直接接地,模拟信号由AIN(+)引脚进入,经转A/D换后由DOUT输出数字信号到单片机,而单片机运算处理过的数据则由DIN输入给AD7715,其中AIN(+),AIN(-),DIN,DOUT均是串行口。MCLKIN,MCLKOUT主时钟信号端(即晶振连接端)。

3.4 键盘/显示接口电路

采用8279键盘显示专用芯片与单片机相连。在该设计中,一共设置了6个控制键,6个LED数码显示管(前2个用来显示被测通道号,后4个用来显示所大电流电感监测通道的具体数值);其中6个按键的功能说明如下:

“设置”键:通电后仪表可随时按“设置”键,进入设置状态,输入密码,再次按“设置”键,可修改设置参数(密码错误时,按设置键将返回监测状态),当该参数项不需要修改时,可直接按“设置”键,进入下一个参数的设定。

“定点”键:按“定点”键,显示方式将在固定显示某一通道的参数和循环显示各通道参数两种方式间来回切换。如原来为定点方式,按“定点”键,将变为循环显示方式;如原来为循环方式,按“定点”键,将变为定点显示方式。

“∨”、“∧”键:设置数据采集通道。在循环显示方式时,按上下键无效,在定点方式时,通道号分别加减1。

“切换”键:可使显示内容为风速、风压显示两个参数中的一种,如原来显示风速,按“切换”键,数码显示管将显示风压值。

“复位”键:差模电感器将外部512 B RAM中的数据传送给上位PC机,并存储数据以及数据打印。

3.5 可编程看门狗监控E2PROM X25045电路

89C52单片机有8 kB内部程序存储器空间,256 B内部数据存储器空间。系统的程序量不大,8 kB内部程序存储器空间可以满足系统的设计要求,无需外扩程序存储器;多通道数据采集系统是一个数据频繁、数据量比较大的系统,256 B内部数据一体成型电感器存储器空间达不到要求,需要外扩效据存储器来保存和处理采集的数据。

采用串行E2PROM器件X25045芯片作为外部数据存储器。其主要特点为:利用低VCC检测电路,电感器厂家可以保护系统使之免受低电压状况的影响;存储器部分是CMOS的串行E2PROM,内部按512×8组织,10万次写人次数,100年数据储存;看门狗定时器对单片机提供了独立的保护系统。图5是X25045与单片机的连接图。在整个工作期内,片选CS端为低电平;WP端为高电平时,所有写保护功能正常。SCK,SI,SO分别接单片机的P2.4,P2.5,P2.6。其中SCK串行时钟输入,上升沿写入数据或命令,下降沿输出数据;SI串行输入,由此引脚逐位写入数据或命令;SO串行输出,由此引脚逐位输出数据。

3.6 检测电路

该系统需要监测风压与风速2个参数,而风速是有风压与温度计算得到的,计算公式见式(4)。

在风压监测时,将采集到的电流信号通过电阻转变成电压信号,电压大小等于该电阻上的电压,得到的电压信号通过放大器放大,输入到A/D转换器,转换成二进制的数字信号,再根据存储在RAM中的数据查找到相应的压力即可得到相对的压力大小。

在温度监测电感生产厂家时,见图6,采用热电阻的三线接法来监测温度,这样可以消除导线电阻RL引起的监测误差,使监测结果更精确。测得Rt如下:

其中V3,R1,V0都为已知数,V3为电阻R1上的电压。1

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