基于無(wú)線(xiàn)通信的渦輪流量計

摘要：設計了一種基于MSP430系列超低功耗系列單片機的渦輪流量計，通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊實(shí)現主從控制器之間的數據和命令傳送，通信時(shí)采用了“主-從”的方案。從控制器將傳感器采集到的流量信號傳送給主控制器，主控制器發(fā)送命令控制從控制器的測量、閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)等動(dòng)作，主控制器通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )傳送數據給控制室。流量計結構簡(jiǎn)單、輕巧、反應靈敏、安裝維修方便，不需要鋪設通信電纜。
關(guān)鍵詞：渦輪流量計；CDMA；超低功耗；無(wú)線(xiàn)數傳

0 引言
流量測量在工業(yè)生產(chǎn)中有非常重要的地位，流量測量?jì)x表的研究和開(kāi)發(fā)應用有著(zhù)深遠的意義。渦輪流量計是流量測量?jì)x表中重要的儀表之一，該流量計具有測量范圍寬、重復性好、壓力損失小等特點(diǎn)，應用于污水、化工、醫藥、造紙、食品等各個(gè)行業(yè)。
本文設計的渦輪流量計以超低功耗單片機MSP430為核心，利用MSP430單片機的片內定時(shí)器，捕捉渦輪傳感器由于液體流過(guò)時(shí)葉片轉動(dòng)產(chǎn)生的脈沖信號，對傳感器的數據進(jìn)行處理，完成了對流量信號的測量，并且能夠通過(guò)設定閥門(mén)開(kāi)關(guān)的上下限后，系統通過(guò)對電機的控制驅動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作。同時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊實(shí)現主從控制器之間的數據和命令傳送，通信采用“主-從”方案，從控制器將傳感器采集到的流量信號傳送給主控制器，主控制器發(fā)送命令控制從控制器的測量、閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)等動(dòng)作，使控制系統更加智能。

1 系統介紹
該渦輪流量計不僅可以實(shí)現對瞬時(shí)流量、累積流量的測量，而且還可以通過(guò)設定一定數值的流量來(lái)控制閥門(mén)的動(dòng)作。在設計中，采用了主控制板和從控制板，主處理器的主要工作是發(fā)送命令控制從處理器中閥門(mén)的動(dòng)作，另一方面也通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )將數據傳送給遠距離的控制室進(jìn)行進(jìn)一步的數據處理，同時(shí)也可以接收來(lái)自控制室的命令。而從處理器主要是控制傳感器模塊定時(shí)檢測流量，在液晶上顯示并返回流量值給主處理器。只有主、從處理器結合起來(lái)，才可以協(xié)調地控制傳感器檢測，閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)，無(wú)線(xiàn)模塊之間通信以及與控制室的上位機的通信。系統的通信原理框圖如圖1所示。

在選用微處理器時(shí)，考慮到流量計應用在工作現場(chǎng)的管道中，取換電池不方便，采用MSP430低功耗單片機作為其核心微處理器。充分應用單片機的低功耗特性，采用休眠模式，降低用電量，可以減少換電池的次數。由于主控制器需要兩個(gè)外接通信模塊，需要較大的數據存儲空間，選用了F149；從處理器需要的存儲空間相對要小一些，選用的是F147。主從控制器原理框圖如圖2所示。
傳感器選用LWGY型防爆傳感器，可在有爆炸危險的環(huán)境中使用。流體流經(jīng)儀表時(shí)，推動(dòng)表內葉輪旋轉，然后通過(guò)葉輪與信號檢測器之間的磁耦合，將流體的流速轉換為電脈沖信號輸出，通過(guò)信號調理電路放大整形后輸出給單片機，由定時(shí)器計數。流量和脈沖信號頻率的換算部分，均由軟件處理。
顯示部分選用的液晶型號是12232。它是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，帶中文字庫驅動(dòng)，背光可通過(guò)電位器調節。LCD的第一行顯示的是4位瞬時(shí)流量，第二行顯示的是8位累積流量。
主從控制器的菜單部分都由3個(gè)按鍵組成，以實(shí)現閥門(mén)的上下限，流量計各功能的設置及轉換。