基于MCU的智能流量監控系統設計

3.2熱電阻測溫度及補償

熱電阻測溫度是利用某些導體或半導體材料的電阻值隨溫度變化這一性質(zhì)來(lái)做成溫度測量敏感元件，通常采用的有鉑熱電阻Pt100、銅熱電阻Cu50o這些材料的電阻隨溫度變化而改變，通過(guò)測量電阻值再根據阻值和實(shí)際溫度的對照線(xiàn)性表就可以推算被測對象的溫度。這類(lèi)傳感器主要用于低溫和中溫范圍內的溫度測量。

為了準確的測量電阻值，消除引線(xiàn)電阻的影響，我們采用三線(xiàn)法測量電阻。具體的電路圖如圖3。

3.3變送電壓、電流信號的測量

在流量監控系統中，由于有變送器輸入的溫度信號、壓力信號、差壓信號、流量信號等，所以就必須設計針對變送輸入的0-5V和1-5V電壓信號的測量以及0-10mA和4-20mA的電流信號的測量。

對于電壓信號的測量，因為我們采用的A/D轉換芯片在基準電壓為0.5V時(shí)，測量的電壓范圍為0-1 V，所以要先對大電壓信號進(jìn)行相應的衰減后才能進(jìn)行有效的測量。我們所用的測量電路為圖4:

3.4輸入信號處理

在測量流量時(shí)，各種傳感器送來(lái)的信號都要進(jìn)行抗干擾處理，否則將會(huì )被噪聲信號埋沒(méi)。比如當測量毫伏輸入信號時(shí)，如果不加處理，那么很小的幾個(gè)毫伏的信號將會(huì )被埋沒(méi)，因為A/D轉換器對輸入的信號幅度也有限制。另外對電流信號也不能直接的測量，要將其轉換為電壓信號后才可以測量。所有這些都要求對輸入信號進(jìn)行適當的處理，因此我們引入了小信號處理電路。還有對各種信號的放大倍數要求也不一樣，我們采用了程序適當的控制增益的方法。

由前面的內容可以知道，在系統中涉及的信號類(lèi)型較多，各種信號范圍各異，由于體積的限制以及考慮到成本，故在多路信號的檢測過(guò)程中，多個(gè)通道共用一個(gè)放大器。信號經(jīng)放大處理后送至A/D轉換器，由于各個(gè)輸入量傳送到放大器的信號電平不同，放大器的增益也應不同。一般情況下，應使被轉換量的數值大小落在A(yíng)/D轉換線(xiàn)性特性區間內，并盡可能使模擬量信號輸入采用小放大倍數，即根據未知參數量值的范圍，自動(dòng)地選擇合適的增益和衰減，以切換到合適的量程。量程自動(dòng)設置的方法是在采集通道中設置可變增益放大器，借助量程轉換開(kāi)關(guān)，控制其通斷，獲得所需的量程。

系統中此處電路的程控放大采用八選一多路模擬開(kāi)關(guān)4051和運放OP07組成。多路開(kāi)關(guān)4051用來(lái)改變放大器的增益，根據輸入信號的大小，由單片機控制4051的選通，改變其反饋電阻的大小，從而達到改變放大器增益的目的，實(shí)現量程的自動(dòng)切換。

模擬開(kāi)關(guān)部分4051和運放OP07完成將信號輸入前端測量的熱電偶、熱電阻、電流、電壓信號全部轉換成0-1V內的小電壓信號。程序自動(dòng)完成對信號的識別后，控制第一片八選一模擬開(kāi)關(guān)4051完成對送往放大器信號的選擇，程序通過(guò)對第二片4051的控制完成對放大倍數的選擇。