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          技術文章

          金屬管浮子流量計如何電流4~20mA輸出


          發布日期:2022-05-17 點擊:381次
            由于在工業控制過程中,執行機構和控制室有一定的距離,因此在控制設備和執行機構之間需要變送設備,金屬管浮子流量計信號轉換成電信號加以遠傳以達到控制執行機構的作用。目前,許多設備之間的連接或者控制都是采用4~20mA電流來完成。設計中,需要提供電流輸出接口以供遠傳控制使用。傳統的流量計通常外擴D/A芯片,以實現將數字信號轉換為電流輸出。在本設計中,使用的單片機MSP430F149內部自帶PWM輸出功能,可以利用此功能實現D/A轉換。原理如圖4.1所示。
           

            設計中,單片機根據瞬時流量的大小,輸出周期固定,占空比變化的PWM。PWM為高電平期間,光電稱合器導通工作,此時,Ri、Rb、三極管以及穩壓管ZB產生的恒定不變的電流lb將流過R2,并在R2上產生一個電壓V1,此電壓對電容C充電,最終轉換為電容C上的電壓,電阻Rf兩端電壓等于電容C兩端電壓,流經Rf的電流約等于輸出電流I0。此電流大小為:
           

          式中:
          I0一輸出電流;
          Ib 光電耦合器導通時,流經R2的恒流;
          Vf—電阻Rf,兩端電壓;
          t/TPWM占空比.
            設計中PWMtimer_A產生,由單片機P1.2管腳引出。當瞬時流量00,對應輸出電流值為4mA;當瞬時流量值為g皿時,對應的電流值為20mA。根據上述流量值與輸出電流的對應關系可得PWM的占空比為:
           

          設計中令PWM輸出周期T不變,328,t為: 
           

            金屬管浮子流量計計算出瞬時流量值后,可確定此時的流量百分比,根據流量百分比由式樣4.3可求出t,然后再修改PWM相應的控制寄存器從而調整PWM的占空比,以實現調整電流輸出的目的。
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