一種新型高精度快速直流壓力變送器的設計

針對傳統模擬式壓力變送器測量范圍窄、響應速度慢等現象，本文基于片上系統（SOC：System-on-achip）和同計了一種新型高精度快速壓力變送器。介紹了該變送器的原理、功能及軟硬件實現方法。該變送器不僅具有自動校準功能，還具有量程自由選擇、對外能。試驗表明，本文所設計的變送器精度高，測量范圍廣、響應速度快，工作穩定可靠，比普通變送器具有更廣闊的應用領域。

變送器作為工業自動化測控領域的基礎設備，主要完成各種模擬量信號的測量及變送功能。壓力變送器是一種能將被測直流信號轉換成按線性比例輸出直電流信號的裝置，廣泛應用于電力、遠程監控、儀器儀表等需要隔離測控的行業。

在自動化測控領域，隨著高參數、大容量設備的增加及過程工藝的復雜化，變送器用量也越來越多，對變送器的要求也越來越高。針對傳統模擬式變送器夠高、響應速度慢、漂移過大、測量范圍窄、維護和維修費用大等一系列問題，本文設計了一種基于 SOC 和同步采樣技術的高精度壓力變送器。該變送設定的輸入量程可供直接選擇，也可根據用戶需求重新設定量程。

本文所設計的變送器，對外部輸入模擬量信號進行調制后，通過線性光耦實現強弱電間的線性隔離，通過 A/D 轉換芯片對隔離后的模擬量信號進行高速SOC 通過對采集到的數據進行運算，把運算結果通過 D/A 轉換芯片轉換為 0~5 V 的電壓信號和 4~20 mA（0~20 mA）的電流信號快速輸出的同時，通信的方式把采集到的模擬量送至上位機。把本文設計的變送器應用于試驗同步發電機組中，具有較好的變送輸出功能。

壓力變送器板由隔離模塊、A/D 轉換模塊、同步調制模塊、D/A 轉換模塊、對外變送模和 SOC 中央處理單元等組成。通過對外部輸入模擬量的同步采擬量的變送輸出功能。壓力變送器通過 0~5 V 直流模擬量、4~20 mA（0~20 mA）和 485通信 3 種方式實現對外輸出。

主要特點

（1）響應速度快

傳統模擬式變送器的響應時間一般為 300 ms左右，本文所設計的變送器，響應速度于 10 ms，便于上位機監控系統對模擬量的實時測量和監控。

（2）應用范圍廣

由于采用同步采樣技術，本文所設計的壓力變送器不僅適用于傳統直流電壓信號的測量，對鋸齒波等周期性信號的測量也特別適用。

（3）測量范圍廣

本文所設計的變送器有 7 個量程可供選擇，分 別 為 0~75 mV、0~250 V、0~500 V0~1 000 V、-250~+250 V、-500~+500 V、-1 000~+1 000的輸入電壓范圍，可選擇相應量程，用戶也可根據需要重新設定量程，通過重新校準即可正常使用。

（4）自動校準功能

針對電子元器件老化、零點漂移等問題，本文所設計的壓力變送器具有自動校準功能。通過加入一定的模擬量輸入，實現一鍵校準，校準值寫入片內FLA統重新啟動時，主控芯片從片FLASH 中讀取校準值參與運算。

針對傳統模擬式壓力變送器量程固定、響應速度慢等現象，本文基于片上系統和同步采樣技術設計了一種新型高精度快速壓力變送器。對變送器的原理、實現方法進行了介紹。該變送器不僅具有自動校準功能，還具有量程選擇、對外 485 通迅等功能。把本文設計的壓力變送器應用于試驗同步發電機組中變送輸出功能。結果表明，本文所設計的變送器精度高，測量范圍廣、響應速度快，工作穩定可靠，比普通變送器具有更廣闊的應用領域。