原标题：二线制数显压力变送器

应用领域:工业电子

方案类型:成品

主要芯片:MSP430AFE253

方案概述

概述:二线制数显压力变送器可接入扩散硅、陶瓷压阻压力传感器,具有现实测量压力值的LED显示;面板设置按键,现场修改传感器类型、测量量程及校正;有3中测量压力校正方式:无校正、线性校正、温度校正。

应用场景:工业压力测量现场

方案特点:二线制信号输出,可接入扩散硅、陶瓷压阻压力传感器,具有温度补偿功能,通过写入不同数据实现不同的压力校正方式;具有4位数码显示;可通过按键现场设置传感器压力校正方式及测量量程;采用24位ADC,精度高,可达到0.1%精度。

实物图:

技术参数:

输入电源:DC12~36V

温度校正范围:-20℃～+60℃

精度:±0.1% FS (视校正方式及写入数据而定)

适用于扩散硅、陶瓷压阻压力传感器芯体

测量量程可根据传感器修改

【MSP430AFE253】

描述

TI MSP 系列超低功耗微控制器种类繁多,各成员器件配备不同的外设集以满足各类应用的 需求。该架构与五种低功耗模式配合使用,是延长便携式测量应用电池寿命的最优 选择。该器件 采用 一个强大的 16 位精简指令集 (RISC) CPU,使用 16 位寄存器以及常数发生器,以便获得最高编码效率。数控振荡器 (DCO) 可使该器件在不到 1µs 的时间内实现从低功率模式唤醒至激活模式。

MSP430AFE2x3 器件是超低功耗混合信号微控制器,集成了三个独立的 24 位 Σ-Δ ADC、一个 16 位计时器、一个 16 位硬件乘法器、USART 通信接口、看门狗计时器和 11 个 I/O 引脚。

MSP430AFE2x2 器件与 MSP430AFE2x3 基本相同,唯一的差异是前者仅集成了两个 24 位 Σ-Δ ADC。

MSP430AFE2x1 器件与 MSP430AFE2x3 基本相同,唯一的差异是前者仅集成了一个 24 位 Σ-Δ ADC。

特性 click to collapse contents

低电源电压范围:1.8V 至 3.6V

超低功耗

激活模式:220µA(在 1MHz 频率和 2.2V 电压条件下)

待机模式:0.5µA

关闭模式(RAM 保持):0.1µA

5 种省电模式

可在不到 1µs 的时间内超快速地从待机模式唤醒

16 位精简指令集 (RISC) 架构, 高达 12MHz 系统时钟

基本时钟模块配置

带有两个已校准频率的高达 12MHz 的内部频率

内部超低功耗低频 (LF) 振荡器

高达 16MHz 的高频 (HF) 晶振

谐振器

外部数字时钟源

多达三个具有差分 PGA 输入的 24 位 Σ-Δ 模数转换器 (ADC)

具有 3 个捕获/比较寄存器的 16 位 Timer_A

串行通信接口 (USART),可用软件来选择异步 UART 或同步 SPI

16 位硬件乘法器

欠压检测器

具有可编程电平检测功能的电源电压监控器和监视器

串行板上编程,无需从外部进行电压编程,利用安全熔丝实现可编程代码保护

片上仿真模块

器件比较 汇总了可用的产品系列成员

参数 click to collapse contents

Non-volatile Memory (KB): 16

RAM (KB) :0.5

ADC :24-bit Sigma Delta

ADC: Channels (#): 3

GPIO Pins (#): 11

I2C :0

SPI :1

UART :1

Comparator Channels (#): 0

Package Group: TSSOP|24

Approx. Price (US$): 2.20 | 1ku

USB: No

Timers - 16-bit: 1

Bootloader (BSL): None

Package Size: mm2:W x L (PKG): 24TSSOP: 50 mm2: 6.4 x 7.8 (TSSOP|24)

【压力变送器】

压力变送器是一种将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传的设备。

它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号(如4~20mADC等),以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

工作原理

压力变送器感受压力的电器元件一般为电阻应变片,电阻应变片是一种将被测件上的压力转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的黏合剂紧密地粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。

主要性能

1、使用被测介质广泛,可测油、水及与316不锈钢和304不锈钢兼容的糊状物,具有一定的防腐能力;

2、高准确度、高稳定性、选用进口原装传感器,线性好,温度稳定性高;

3、体积小、重量轻、安装、调试、使用方便;

4、不锈钢全封闭外壳,防水好;

5、压力传感器直接感测被测液位压力,不受介质起泡、沉积的影响。

主要优点

1、压力变送器具有工作可靠、性能稳定等特点;

2、专用V/I集成电路,外围器件少,可靠性高,维护简单、轻松,体积小、重量轻,安装调试极为方便;

3、铝合金压铸外壳,三端隔离,静电喷塑保护层,坚固耐用;

4、4-20mA DC二线制信号传送,抗干扰能力强,传输距离远;

5、LED、LCD、指针三种指示表头,现场读数十分方便。可用于测量粘稠、结晶和腐蚀性介质;

6、高准确度,高稳定性。除进口原装传感器已用激光修正外,对整机在使用温度范围内的综合性温度漂移、非线性进行精细补偿。

选型规则

1.根据要测量压力的类型

压力类型主要有表压、绝压、差压等。表压是指以大气为基准,小于或大于大气压的压力;绝压是指以绝对压力零位为基准,高于绝对压力;差压是指两个压力之间的差值。

2.根据被测压力量程

一般情况下,按实际测量压力为测量范围的80%选取。

要考虑系统的最大压力。一般来说,压力变送器器压力范围最大值应该达到系统最大压力值的1.5倍。一些水压和过程控制,有压力尖峰或者连续的脉冲。这些尖峰可能会达到“最大”压力的5倍甚至10倍,可能造成变送器的损坏。连续的高压脉冲,接近或者超过变送器的最大额定压力,会缩短变送器的实用寿命。但提高变送器额定压力会牺牲变送器的分辨率。可以在系统中使用缓冲器来减弱尖峰,这会降低传感器的响应速度。

压力变送器一般设计成能在2亿个周期中承受最大压力而不会降低性能。在选择变送器时可在系统性能与变送器寿命之间找到一个折中的解决方案。

3.根据被测介质

按测量介质的不同,可分为干燥气体、气体液体、强腐蚀性液体、黏稠液体、高温气体液体等,根据不同的介质正确选型,有利于延长变送器的使用寿命。

4.根据系统的最大过载

系统的最大过载应小于变送器的过载保护极限,否则会影响变送器的使用寿命甚至损坏变送器。通常压力变送器的安全过载压力为满量程的2倍。

5.根据需要的准确度等级

变送器的测量误差按准确度等级进行划分,不同的准确度对应不同的基本误差限(以满量程输出的百分数表示)。实际应用中,根据测量误差的控制要求并本着使用经济的原则进行选择。

6.根据系统工作温度范围

测量介质温度应处于变送器工作温度范围内,如超温使用,将会产生较大的测量误差并影响变送器的使用寿命;在压力变送器的生产过程中,会对温度影响进行测量和补偿,以确保其受温度影响产生的测量误差处于准确度等级要求的范围内。在温度较高的场合,可以考虑选择高温型压力变送器或采取安装冷凝管、散热器等辅助降温措施。

7.根据测量介质与接触材质的兼容性

在某些测量场合,测量介质具有腐蚀性,此时需选用与测量介质兼容的材料或进行特殊的工艺处理,确保变送器不被损坏。

8.根据压力接口形式

通常以螺纹连接(M20×1.5)为标准接口形式。

9.根据供电电源和输出信号

通常压力变送器采用直流电源供电,提供多种输出信号选择,包括4～20mA.DC;、0～5V.DC、1～5V.DC、0～10mA.DC等,可以有232或485数字输出。

10.根据现场工作环境情况及其他

是否存在振动及电磁干扰等,选型时应提供相关信息,以便采取相应处理。在选型时,其他如电气连接方式等也可以根据具体情况予以考虑。