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智能转速变送器的设计与实现

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楼主: 東南博士
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 15:58 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 15:59 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 15:59 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 15:59 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:00 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:08 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:09 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:12 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:15 | 显示全部楼层
    Ctrl端为STM32的IO口发出的高、低电平信号,通过74HC 14带施密特触发器的
反相器整形,控制场效应管的通断,进而控制继电器的吸合。在设计继电器输出电路中,
使用了可靠性设计:与继电器线包并联的二极管、电阻的作用为,在线包从通电到断开
的很短时间内,对线包内残余的电流形成放电回路,延长继电器使用寿命;与继电器触
点并联的高压瓷片电容和小阻值大功率电阻的作用为,吸收触点在吸合和打开瞬间产生
的电花火能量,保护继电器触点。

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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:16 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:16 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:17 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:17 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:18 | 显示全部楼层
    智能转速变送器安装在汽轮机运行现场,一般现场的环境十分恶劣,空间传导干扰、
传输线干扰以及电源干扰都存在。如果需要仪表在恶劣的环境条件下保证正常的工作状
态、保持原有的高精度指标,首先就需要在硬件设计方面对变送器进行电磁兼容性设计
和采取抗干扰措施。
4. 11. 1硬件电磁兼容性设计
    电磁兼容(EMC)指的是一个产品和其它产品共存于特定的电磁环境中,而不会引
起其它产品或者自身性能下降或损坏的能力。
    以变送器的模拟量输入通道为例,说明如何实现硬件电磁兼容性设计。
    (1)抗浪涌冲击。一般在残酷的现场环境中,供电设备或者信号线可能遭遇雷击或者
突发事件引起的供电电压或者电压信号大幅波动,变送器应避免此类现象发生后对本表
造成的损害。在这次设计中,模拟量输入通道针对抗浪涌冲击做了保护措施,对地加装
了压敏电阻,在输入直流电压大于其阀值电压时导通,从而接通对地回路,将高压产生
的大量能量对地释放,保证仪表的安全。
    (2)抗电快速瞬变脉冲群。在变送器长线传输和传输线通过强噪声设备周围时,往往
可能受到某个固定频率的尖峰脉冲群电压干扰,造成ADC采样误差甚至造成MCU死
机。在这次设计中,为保证模拟量输入通道的精度,对地加装了瞬态抑制二极管((TV S)
在传输线中串接磁珠和铁氧体电感,对固定频率的脉冲群电压起到抑制作用,降低甚至
消除其对传输信号的影响。
    (3)电源噪声、纹波和毛刺影响。在本次设计中,大量采用了开关电源模块,开关电
源比线性降压器件的优点在于反应速度快,自身损耗小,但是其由于开关频率高,容易
产生噪声,在输出端产生毫伏级的纹波或者毛刺,对于变送器模拟输入通道来说,系统
电源的波动可能造成ADC供电不稳,影响ADC采样精度,电源毛刺还有可能造成单片
机接口的误操作。因此,为了克服电源噪声、纹波和毛刺的影响,在所有集成电路的
VCC电源输入端并联旁路电容,在ADC的供电端口还增加了LC滤波电路,减少电源
噪声对采样电路的影响。

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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:18 | 显示全部楼层
    (1)布局。器件布局是设计印刷电路板的第一步。如果器件分布很散时,器件之间的
传输线可能会很长,印制线越长,阻抗越大,抗干扰能力就越弱。如果器件布放过于密
集,邻近导线容易造成互扰且散热不好。因此,必须根据电路的功能单元,分别对电路
的元器件进行布局。按照电路信号的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信
号流通,并保持信号的方向性一致;围绕每个功能电路的核心元件来进行布局。元器件
应布局紧凑、排列整齐、分布均匀地放置在印刷电路板上,各元器件之间的引线应尽量
减少和缩短;尽可能加大元器件与导线之间的距离,以免引起意外短路;布局电位器、
可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件时,应在便于操作的位置合理放置并
考虑整机的结构要求,
    (2)布线。布线时,必须先对地址、数据、控制和vo接口等所有信号线进行分类。
先布高速信号线和重要信号线,包括时钟线和通信线等对时序敏感的信号线,然后再布
一般信号线和电源线等。仔细分析,使得各元器件的引脚出线最优。输入输出端用的导
线应尽量避免相邻长距离的平行;最好使用栅格状覆铜来避免大面积的覆铜,而且用多
数过孔与地平面相连;根据流过导线的电流值决定印制电路板传输线的宽度和铜皮厚
度。

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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:19 | 显示全部楼层
    软件开发环境,是支持某种软件开发方法或者与某种软件加工模型相适应的一组相
关软件工具的集合。它的核心是存储各种软件工具加工所产生的软件产品或半成品(如
源代码、测试数据和各种文档资料等)的软件开发环境数据库。
    智能转速变送器由STM32F101 C8和STC89LE58两块单片机共同实现整表功能,
现在来分别叙述在软件开发过程中使用的开发环境和开发工具。
5. 1. 1 STM32开发环境与工具
    STM32系列微控制器基于ARM内核,所以很多基于ARM嵌入式的开发环境都可
用于STM32开发平台,开发工具都可用于STM32开发。选择合适的开发环境可以加快
开发进度,节省开发成本。本次的STM32F 1 O 1 C8单片机软件设计采用IAR Embedded
Workbench for ARM集成开发环境。

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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:19 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:20 | 显示全部楼层
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東南博士|  楼主 | 2019-5-18 16:27 | 显示全部楼层
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