基于HART协议的金属管浮子流量计.pdfVIP

2010年 第29卷 第2期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 95 基于HART协议的金属管浮子流量计 郑永军 ，李文军。，梁国伟 ，胡建成 (1．中国计量学院 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018： 2．余姚市银环流量仪表有限公司，浙江 余姚315400) 摘 要：介绍一种基于 HART协议的金属管浮子流量计的设计方案。应用磁阻传感器测量金属管浮子的 角位移，利用 HT2015和AD421实现HART协议通信物理层，并叙述了MSP430单片机的软件编程，实现 了各项功能和HART通信。 关键词：金属管浮子流量计 ；HART协议 ；磁阻传感器 中图分类号：TP212．6 文献标识码 ：A 文章编号：1000-9787(2010)02-0095-03 Design ofmetaltuberotameterbasedonHART protocol ZHENGYong-jun，LIWen-jun，LIANGGuo．wei，HUJian．cheng (1．CollegeofMetrologyandMeasurementEngineering，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China； 2．YuyaoYinhuanFlowmeterCo．，Ltd．，Yuyao315400，China) Abstract：A metaltuberotameterbased on HARTprotocolisdesigned．A magneticresistivesensorisusedto measuretheangulardisplacementofmetalrotameter，HT2015andAD421areusedtorealizethephysicallayerof HARTprotocol，andthesoftwareprogram ofMSP430microcontrollerisintroduced．Thesystem fulfilsallkindsof functionsaswellastheHART communication． Keywords：metaltuberotameter；HART protocol；magneticresistivesensor 0 引 言 在锥管内某一位置上。对于一台给定的浮子流量计 ，浮子 金属管浮子流量计具有灵敏度高、测量范围宽、压力损 在锥管中的位置与流体流经锥管流量的大小成一一对应关 失较小和耐高温 、耐高压、耐腐蚀等特点，广泛应用于中小 系。而浮子在锥管中的位置决定于浮子的高度，因此，要实 流速流量的工业计量。该流量计利用电容式角位移传感器 现对流量的测量取决于对浮子的高度的测量 。 测量机械连杆的旋转角度原理进行设计 ，但电路设计 由于浮子上下移动时，其内嵌磁钢也随之上下移动，与 复杂，功耗较大，精度不高。HART协议 使用 FSK技术， 流量计外部磁钢形成内外磁钢磁路耦合 ，带动机械连杆旋 在4-20mA模拟信号上叠加频率信号，使得模拟信号与数 转一定角度0，将信号传递给现场显示器 ，指示流量大小。 字双向通信同时进行。本文提出一种使用各向异性磁阻式 故对流量大小的测量转换为求角位移0的大小。 传感器，应用 HT2015和AD421实现 HART协议的新型智 能金属管浮子流量计的设计方案。该流量计能实现量程范 围设置、小流量切除等功能，具有功耗低、响应快等特点，能 替代进口的同类型 HART仪表，广泛应用于工业计量。 1 系统结构原理 金属管浮子流量计结构原理图如图1所示。它是由一