压力传感器数据采集

1、压力传感器数据采集公司标准化编码QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N题目：压力传感器数据采集摘要压力传感器是自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项LI 中JL乎包含了所有压的应用：差压、绝压、表压.高压、微差压、高温、低 温，以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力。近年来压力传感器在市 场上大热，在各类消费产品中都可以看到传感器的应用，既丰富了产品的功 能乂提高了产品的方便性和易用性，成为吸引消费者关注的新壳点。压力传 感器具有全密封不锈钢焊接结构、小体积、高灵敏度、零点满度可调节应可 用于液压、压铸、中央空调系统、恒压供水、机车制动系统轻工、机械、冶 金、石

2、化、环保、空压机等其他自动控制系统。无线技术能在短距离内用发射、接收模块代替有线电缆的连接。本文给 出了一种基于无线技术的智能爪力传感器数据采集系统，山数据采集发射端 和接收端两部分组成。主要介绍了硬件结构设计、软件系统工作流程及测试 结果，并且应用多项式标准化拟合的方法对压力值作了热零点漂移补偿，提高 了传感器的测量精度及温度稳定性。该系统可以在一些特殊的场所实现信号 的采集、处理和发送，解决了复杂的现场连线，并且具有成本低、可幕性好、 实用性强等优点。？关键词：压力传感器无线技术数据采集AbstractPressure sensor is one of the most frequentl

3、y used measuring devices in automatic contro1 In large-scale chemical projects, including almost all the pressure sensor application: differential pressure, absolute pressure, gauge pressure, high pressure, differential pressure, high temperature, low temperature, and a variety of materials and spec

4、ial processing transmission flange type pressure sensor In recent years, pressure sensor in the market hot, in a wide range of consumer products can see sensor application, not only enrich the functions of the product and improve the products of the convenience and ease of use, become to attract con

5、sumer attention, a new bright spot The pressure sensor has the whole sealingstainless steel welded structure, small volume, high sensitivity, zero full adjustable should be used for hydraulic, die-casting, central air-conditioning system, constant pressure water supply, locomotive brake system light

6、 industry, machinery, metallurgy, petrochemical, environmental protection, air compressor and other automatic control systemWireless technology can be used in a short distance to transmit and receive module instead of cable connection. In this paper, a data acquisition system based on wireless techn

7、ology is presented, which is composed of two parts, the transmitter and receiver This paper mainly introduces the hardware structure design, software system work flow and test results, and applies the method of polynomial fitting The thermal zero drift compensation is used to improve the measurement

8、 accuracy and temperature stability of the sensor The system can realize the signal acquisition, processing and transmission in some special places, which can solve the complicated scene connection, and has the advantages of low cost, good reliability and strong practicabilityKey words: pressure sen

9、sor, wireless technology, data collection目录一、实验目的二、实验条件实验设备1三、实验设计原理与步骤1压力传感器信号采集设计原理1传感器的选用条件1压力传感器的特点2A/D转换原理2无线发射部分3无线接收部分4软件部分设计5四、实验结果分析及总结7参考文献8一、实验目的1、由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测 量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号。2、通过本次实验，同学们可以加深对A/D转换器、单片机及系统仿真软件 的了解。二、实验条件开发软件Keil C51是Ke订software公司出品的51系列兼

10、容单片机C语言软件开 发系统。Keil C51软件提供了丰富的库数据和功能强大的集成开发调试工具u Vision2全是windows界面。ke订C51生成的目标代码的效率之高，多数语句 生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优 势。Ke订的版本口前是V7版本，他是很优秀的8051C编译器。实验设备（1）传感器（2）程控放大器（3）A/D 转换器 ICL7135（4）无线发射与接收电路（5）计算机三、实验设计原理与步骤压力传感器信号采集设计原理数据采集系统是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转 换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。

11、图一为压力传感器通过无线来进行信号采集的系统图。传感器的选用条件（1）转换范围与被测量实际变化范围相一致（2）转换精度转换速度应符合整机要求（3）能满足被测介质和使用环境的特殊要求（4）能满足用户对可黑性和可维护性的要求图1智能压力传感器无线数据采集系统图压力传感器的特点（1）.传感器的量程和功能都得到了进一步扩展，能实现对基本参数和特殊参 数的测量，满足不同场合的需要。（2）传感器的灵敬度和测量精度也同时得到了提高，对于微弱信号测量，各 种信号的校正和补偿都可以实现，测量数据可以根据需要进行存储。（3）数据测量的稳定性和可能性得到提升，减小外界环境对压力传感器输岀 干扰，可以对测量有选择性地

12、进行。（4）能够实现自我诊断功能，对发生故障的部位能及时且准确地进行锁定， 故障状态迅速识别，解决一些通过硬件不能实现的问题。（5）.信号输出形式和接口选择更为多样，通信距离得到更大提高。A/D转换原理ICL7135是高精度四位半CMOS双积分型A /D转换器，具有如下特点：（1） 转换速度为310次/s ,分辨率相当于14位二进制数，转换误差为1 LSB，转换精度高。（2）量程范用01. 999 9 V。（3）对输入的模拟信号过 （欠）量程能够识别；具有自动转换和自动调零功能，可保证零点在常温下的长 期稳定性。（4）与单片机可直接连接，不需地址选择信号。当ICL7135 X作于双 极性情况时

13、，时钟最高频率为125 kHz，可采用355定时器作为ICL7135的 CLK时钟输入。当ICL7135的积分器在积分过程中（对信号积分和反向积分）， 其BUSY端输岀高电平，积分器反向积分过零后输岀低电平。ICL7133的POL 端为极性输出端。当输入信号为正时POL输出高电平；当输入信号为负时 POL输出为低电平 Bl、B2、B4、B8是BCD码输出端。A /D转换器 的基准电压的精度和稳定性是影响转换精度的主要因素。为保证ICL7135的转 换精度，我们采用高准确度、低温漂的带隙基准电圧源MC1403向其提供1 V 的基准电压。A /D转换器与单片机的基本连线见图2 oICL7I 35A

14、T89C5I图2 1C L7135与单片机的接口电路无线发射部分发射电路部分曲PT2262编码器和F05发射模块组成。其中PT2262是一 种CMOS丄艺制造的低功耗低价位通用编码电路，能将数据和地址编译成代码 的波形。它最大有12位（A0All）三态地址端管脚（悬空，接高电平,接低电 平），共有531441种地址代码。最大有6位（DOD5）数据端管脚，设定的地 址码和数据码从17脚串行输出。F05具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，当发射电压为3 V时，发射 电流约2 mA，发射功率较小，12 V为最佳工作电压,具有较好的发射效果， 发射电流约38 mA ,大于12 V直流功耗增大，有效发射

15、功率不再明显提 高。F05系列采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止,发射电流降为 零。数据电平应接近F05的实际工作电压以获得较高的调制效果，F05对过 宽的调制信号易引起调制效率下降，收发距离变近。当高电平脉冲宽度在0. 081 ms时发射效果较好，大于1 ms后效率开始下降；当低电平区大于10 ms ,接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起不解码。如采用 CPU编译码可在 数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰，若是通用编解码器，可调整振荡 电阻使每组码中间的低电平区小于10 ms o平时F05输入端应处于低电平状 态，输入的数据信号应是正逻辑电平，幅度最高不应超过F05的

16、工作电压。 F05应垂直安装在印刷电路板边部，应离开周圉器件5 mm以上，以免受分布参 数影响而停振。发射部分电路见图3。图3发射电路部分设计无线接收部分接收电路部分主要由P T2272解码器和J03接收模块组成。其中PT2272 最多可有12位（A0All）三态地址端管脚，任意组合可提供531441地址码， 最多可有6位（DOD3）数据端输出管脚，17脚为解码有效指示输岀，PT2272 分为锁存型输岀或非锁存型输岀。J05接收模块釆用超外差，二次变频结构， 所有的射频接收、混频、滤波、数据解调,放大整形全部在芯片内完成，接收 功能高度集成化。具有二种工作方式选择，以适合解调不同的数据速率。当

17、第3 脚悬空（内部已上拉为高电平）时，射频接收带宽较宽，可适应发射频率精度误差 较大的声表谐掘器稳频的发射机及一般的LC发射机。当第3脚接地时,射频接 收带宽较窄，解调滤波器带宽较大，但要求配套的发射机必须具有较高的频率 精度及稳定度，发射频率必须山晶体或精度较高的声表谐振器稳频。接收部分 电路见图4。图4接收部分电路设计软件部分设计智能压力传感器前端系统软件包括初始化程序、压力和温度的数据采 集程序、数字滤波程序、测量算法程序、发送程序等部分组成。系统初 始化程序包括堆栈指针的设置、中断源控制字设置和有关工作单元的初始 化等。本系统采用的是复合滤波方法，此法首先将n次采样值按大小排 队，然后

18、去掉最大值和最小值，再对剩下的n- 2个采样值求算术平均值。 复合滤波法既可以去掉脉冲干扰，乂可以对采样值进行平滑加工，它兼有中 值滤波和算术平均滤波的优点。关于温度引起的压力传感器热零点漂移现 象，我们采用的是非线性函数多项式拟合的规范化方法。在程序中通过拟 合出的规范化多项式，对压力值进行温度漂移的补偿讣算。最后得到的压 力值数据经P1 口发送到PT 2262数据端，由PT2262编码送F05发射数 据。接收端的软件实现比较简单，主要是解码器PT2272将J05接收来的数 据发送到单片机的P1 口，经单片机处理后由P2 口发送给LED显示。图5接收端程序流程图四、实验结果分析及总结测试时将数据采集发射电路与信号接收装置相距20 m左右，将压力传感器置 于恒温槽中，在不同的温度下进行了分组压力测试,实验结果如表1所示。表1分组压力测试结果压力 P(kPa)(-2C) (1()C) (225C) (3()C) (5()00().()()()0.(X( 00.0000. 00()0.00()0. ()50.050().05()0.0500. 05()().0500. 100.10()0. 10()0