由于在工业控制过程中,执行机构和控制室有一定的距离,因此在控制设备和执行机构之间需要变送设备,将金属管浮子流量计信号转换成电信号加以远传以达到控制执行机构的作用。目前,许多设备之间的连接或者控制都是采用4~20mA电流来完成。设计中,需要提供电流输出接口以供远传控制使用。传统的流量计通常外扩D/A芯片,以实现将数字信号转换为电流输出。在本设计中,使用的单片机MSP430F149内部自带PWM输出功能,可以利用此功能实现D/A转换。原理如图4.1所示。
设计中,单片机根据瞬时流量的大小,输出周期固定,占空比变化的PWM。PWM为高电平期间,光电稱合器导通工作,此时,由Ri、Rb、三极管以及稳压管ZB产生的恒定不变的电流lb将流过R2,并在R2上产生一个电压V1,此电压对电容C充电,最终转换为电容C上的电压,电阻Rf两端电压等于电容C两端电压,流经Rf的电流约等于输出电流I0。此电流大小为：
式中：
I0一输出电流；
Ib一 光电耦合器导通时，流经R2的恒流；
Vf—电阻Rf,两端电压；
t/T—PWM占空比.
设计中PWM由timer_A产生,由单片机P1.2管脚引出。当瞬时流量0为0时,对应输出电流值为4mA;当瞬时流量值为g皿时,对应的电流值为20mA。根据上述流量值与输出电流的对应关系可得PWM的占空比为：
设计中令PWM输出周期T不变,为328,则t为：
金属管浮子流量计计算出瞬时流量值后,可确定此时的流量百分比,根据流量百分比由式样4.3可求出t,然后再修改PWM相应的控制寄存器从而调整PWM的占空比,以实现调整电流输出的目的。 |
