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压力变送器调试软件的研究与应用

2020/4/26

压力变送器可以测量流速、压力、液位等工业测量对象,其采用的压力传感器种类各不相同,包括压阻型、电容型和微谐振器型,所有这些传感器类型都使用硅单晶的薄膜作为压力接收元件。智能压力变送器集成了多个传感器,同时测量差压值、静压值和温度值。压力变送器可以采用电池供电或环路电源DC24V供电,变送器对外接口包括:4mA~20mA、HART、RS-485/RS-422/RS-232、PROFIBUS、Modbus和foundation等。

一、系统原理和典型架构

从产品设计的角度来看,工业压力变送器系统设计需要同时兼顾产品硬件和调试软件的功能,必须考虑诸多设计细节要求,包括精度、零漂移、温度和静态压力补偿。

1)考虑温度和静态压力信号对差压值的特性补偿。

2)可检测出压力传感器老化或任何异常问题。

3)压力变送器产品的最大量程可高达200:1,上限甚至可达15,000psi。

4)测量精度最高可以达到满量程范围的0.04%,通常需要16位至24位的模数转换器。

5)与不同现场总线的连接,例如HART、PROFIBUS、Modbus、foundation、RS-485/RS-422/RS-232、无线HART等。

6)传感器、调理电路、系统电源、通信和I/O之间可能需要隔离;隔离等级从1kV~2.5kV。

7)采用电池和环路供电的差分压力变送器需要精心选择的超低功耗元件,例如MCU、AMP、ADC和基准电压源。工业现场温度环境非常复杂,甚至异常恶劣。为了能够在较宽的温度范围内工作,低温漂移系数和低功耗对差分压力变送器非常重要。公司提供完美的产品组合,包括精密放大器、精密基准电压源、精密模数转换器和低功耗Cortex-M3内核微处理器等。除此之外,低功耗系统中的抗电磁干扰能力(如电涌、EFT和ESD等)也是压力变送器面临的严峻挑战。

此外,压力变送器内部的空间有限,要求高系统密度,因而必须减小器件尺寸。近来,集成技术的进步使得系统设计人员能够采用尺寸更小、功耗更低、成本更低的解决方案,而其性能与那些大型系统不相上下。持续的技术进步要求既能不断促进这些解决方案集成,同时还提高其性能和诊断能力。