基于MCU的智能流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

3.2熱電阻測溫度及補(bǔ)償

熱電阻測溫度是利用某些導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化這一性質(zhì)來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，通過測量電阻值再根據(jù)阻值和實際溫度的對照線性表就可以推算被測對象的溫度。這類傳感器主要用于低溫和中溫范圍內(nèi)的溫度測量。

為了準(zhǔn)確的測量電阻值，消除引線電阻的影響，我們采用三線法測量電阻。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(jiān)控系統(tǒng)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(shè)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(zhuǎn)換芯片在基準(zhǔn)電壓為0.5V時，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(yīng)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，各種傳感器送來的信號都要進(jìn)行抗干擾處理，否則將會被噪聲信號埋沒。比如當(dāng)測量毫伏輸入信號時，如果不加處理，那么很小的幾個毫伏的信號將會被埋沒，因為A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dāng)?shù)奶幚?，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(shù)要求也不一樣，我們采用了程序適當(dāng)?shù)目刂圃鲆娴姆椒ā?p>由前面的內(nèi)容可以知道，在系統(tǒng)中涉及的信號類型較多，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程中，多個通道共用一個放大器。信號經(jīng)放大處理后送至A/D轉(zhuǎn)換器，由于各個輸入量傳送到放大器的信號電平不同，放大器的增益也應(yīng)不同。一般情況下，應(yīng)使被轉(zhuǎn)換量的數(shù)值大小落在A/D轉(zhuǎn)換線性特性區(qū)間內(nèi)，并盡可能使模擬量信號輸入采用小放大倍數(shù)，即根據(jù)未知參數(shù)量值的范圍，自動地選擇合適的增益和衰減，以切換到合適的量程。量程自動設(shè)置的方法是在采集通道中設(shè)置可變增益放大器，借助量程轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制其通斷，獲得所需的量程。

系統(tǒng)中此處電路的程控放大采用八選一多路模擬開關(guān)4051和運放OP07組成。多路開關(guān)4051用來改變放大器的增益，根據(jù)輸入信號的大小，由單片機(jī)控制4051的選通，改變其反饋電阻的大小，從而達(dá)到改變放大器增益的目的，實現(xiàn)量程的自動切換。

模擬開關(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(zhuǎn)換成0-1V內(nèi)的小電壓信號。程序自動完成對信號的識別后，控制第一片八選一模擬開關(guān)4051完成對送往放大器信號的選擇，程序通過對第二片4051的控制完成對放大倍數(shù)的選擇。