低功耗电磁流量计研究与设计

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流量测量与工农业生产和人民生活密不可分。流量仪表也被广泛应用于生产生活的各个领域。在众多流量仪表中,电磁流量计以其独有的特点,被广泛应用于对导电流体的测量,特别是对水流体的计量和控制。并且,便携式,小体积一体化电磁流量仪表的研制也更加被重视。以此为背景,论文对电池供电的电磁流量计的低功耗设计进行了研究。  励磁功耗是电磁流量计系统功耗中占有比例最大的部分。比较当前流行的几种励磁方式的特点,在保证满足水流量测量要求的基础上,论文选择使用低频三值矩形波作为励磁信号,它的特点是零点稳定性好,抗干扰能力强,同时由于是低频信号,励磁信号源又是间歇性工作,所以可以有效地降低功耗。在励磁信号的产生电路中,采用锂电池作为恒压源,通过单片机控制一个双路单刀模拟开关切换来实现。相比于将工频信号分频产生低频信号的方法,大大降低了励磁的功耗,同时也避免了工频干扰。  电极采集的感应电动势是与励磁信号同频率的微小电压信号,而且干扰多,必须经过信号调理才能进行采集。信号调理电路部分包括仪用放大电路,低通滤波电路和信号放大电路,重点对电路的抗干扰能力进行了研究。另外,电路中的运放全部选用低电压微功耗器件,进一步降低了系统功耗。  电磁流量计的控制单元,采用美国TI公司的超低功耗 MSP430单片机。它在系统中实现对模拟开关的控制、A/D采集和数据显示。输入输出接口采用RS232与上位机进行通信。软件部分采用单片机中断的方式工作,减少 CPU的工作时间,外部时钟基准及数据采集均采用信号中断方式。  随着结构和性能的不断完善,电池供电电磁流量计必将有非常好的发展前景。
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