低功耗電池供電電磁流量計研究與設計一

摘 要

流量測量與工農業生產和人民生活密不可分。流量儀表也被廣泛應用于生產生活的各個領域。在眾多流量儀表中，電磁流量計以其獨有的特點，被廣泛應用于對導電流體的測量，特別是對水流體的計量和控制。并且，便攜式，小體積一體化電磁流量儀表的研制也更加被重視。以此為背景，本文對電池供電的電磁流量計的低功耗設計進行了研究。勵磁功耗是電磁流量計系統功耗中占有比例最大的部分。比較當前流行的幾種勵磁方式的特點，在保證滿足水流量測量要求的基礎上，論文選擇使用低頻三值矩形波作為勵磁信號，它的特點是零點穩定性好，抗干擾能力強，同時由于是低頻信號，勵磁信號源又是間歇性工作，所以可以有效地降低功耗。在勵磁信號的產生電路中，采用鋰電池作為恒壓源，通過單片機控制一個雙路單刀模擬開關切換來實現。相比于將工頻信號分頻產生低頻信號的方法，大大降低了勵磁的功耗，同時也避免了工頻干擾。電極采集的感應電動勢是與勵磁信號同頻率的微小電壓信號，而且干擾多，必須經過信號調理才能進行采集。信號調理電路部分包括儀用放大電路，低通濾波電路和信號放大電路，重點對電路的抗干擾能力進行了研究。另外，電路中的運放全部選用低電壓微功耗器件，進一步降低了系統功耗。電磁流量計的控制單元，采用美國TI公司的超低功耗MSP430單片機。它在系統中實現對模擬開關的控制、A/D采集和數據顯示。輸入輸出接口采用RS232與上位機進行通信。軟件部分采用單片機中斷的方式工作，減少CPU的工作時間，外部時鐘基準及數據采集均采用信號中斷方式。 隨著結構和性能的不斷完善，電池供電電磁流量計必將有非常好的發展前景。

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