压力传感器大数据采集

1、题目：压力传感器数据采集摘要压力传感器是自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项目 中,几乎包含了所有压力传感器的应用：差压、绝压、表压、高压、微差压、高 温、低温，以与各种材质与特殊加工的远传法兰式压力传感器。近年来压力传感器在市场上大热，在各类消费产品中都可以看到传感器的应用，既丰富 了产品的功能又提高了产品的方便性和易用性，成为吸引消费者关注的新亮 点。压力传感器具有全密封不锈钢焊接结构、小体积、高灵敏度、零点满度 可调节应可用于液压、压铸、中央空调系统、恒压供水、机车制动系统轻工、 机械、冶金、石化、环保、空压机等其他自动控制系统。无线技术能在短距离内用发射、接收模块代替有线电

2、缆的连接。本文给 出了一种基于无线技术的智能压力传感器数据采集系统 ，由数据采集发射端和 接收端两局部组成。主要介绍了硬件结构设计、软件系统工作流程与测试结 果，并且应用多项式标准化拟合的方法对压力值作了热零点漂移补偿，提高了 传感器的测量精度与温度稳定性。该系统可以在一些特殊的场所实现信号的 采集、处理和发送，解决了复杂的现场连线，并且具有本钱低、可靠性好、实用 性强等优点。关键词：压力传感器无线技术数据采集AbstractPressure sen sor is one of the most freque ntly used measuri ng devices in automatic

3、control. In large-scale chemical projects, including almost all the pressure sen sor applicatio n: differe ntial pressure, absolute pressure, gauge pressure, high pressure, differe ntial pressure, high temperature, low temperature, and a variety of materials and special process ing tran smissi on fl

4、ange type pressure sen sor. I n rece nt years, pressure sen sor in the market hot, in a wide range of con sumer products can see sen sor applicati on, not only en rich the fun cti ons of the product and improve the products of the convenience and ease of use, bee to attract con sumer atte nti on, a

5、new bright spot. The pressure sen sor has the whole seali ng sta ini ess steel welded structure, small volume, high sen sitivity, zero full adjustable should be used for hydraulic, die-cast ing, cen tral air-c on diti oning system, con sta nt pressure water supply, lootive brake system light in dust

6、ry, mach in ery, metallurgy, petrochemical, en vir onmen tal protecti on, air pressor and other automatic con trol system.Wireless tech no logy can be used in a short dista nee to tran smit and receive module in stead of cable connection. In this paper, a data acquisiti on system based on wireless t

7、ech no logy is prese nted, which is posed of two parts, the tran smitter and receiver. This paper mai nly in troduces the hardware structure desig n, software system work flow and test results, and applies the method of polynomial fitting. The thermal zero drift pensation is used to improve the meas

8、ureme nt accuracy and temperature stability of the sen sor. The system can realize the signal acquisition, processing and transmission in some special places, which can solve the plicated sce ne connection, and has the adva ntages of low cost, good reliability and stro ng practicability.Key words: p

9、ressure sen sor, wireless tech no logy, data collecti on目录一、实验目的1二、实验条件1开发软件1实验设备1三、实验设计原理与步骤13.1压力传感器信号米集设计原理3.2传感器的选用条件23.3压力传感器的特点23.4A/D转换原理33.5无线发射局部43.6无线接收局部53.7软件局部设计6四、实验结果分析与总结8参考文献9一、实验目的1、由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测 量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号。2、通过本次实验，同学们可以加深对 A/D转换器、单片机与系统仿真软件 的

10、了解。二、实验条件开发软件Keil C51是Keil software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil C51软件提供了丰富的库数据和功能强大的集成开发调试工具卩Vision2全是windows界面。keil C51生成的目标代码的效率之高，多数语句生成的汇编 代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能表现高级语言的优势。Keil的版本目前是V7版本，他是很优秀的8051C编译器。实验设备1传感器2程控放大器3A/D 转换器 ICL71354无线发射与接收电路5计算机三、实验设计原理与步骤3.1压力传感器信号采集设计原理数据采集系统是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进

11、展采集、量化转换 成数字量后，以便由计算机进展存储、处理、显示或打印的装置。图一为压力传感器通过无线来进展信号采集的系统图。3.2传感器的选用条件1转换X围与被测量实际变化X围相一致2转换精度转换速度应符合整机要求3能满足被测介质和使用环境的特殊要求4能满足用户对可靠性和可维护性的要求图1智能压力传感器无线数据采集系统图3.3压力传感器的特点1.传感器的量程和功能都得到了进一步扩展， 能实现对根本参数和特殊参数 的测量，满足不同场合的需要2传感器的灵敏度和测量精度也同时得到了提高，对于微弱信号测量，各种信号的校正和补偿都可以实现，测量数据可以根据需要进展存储。3.数据测量的稳定性和可能性得到提

12、升， 减小外界环境对压力传感器输出干 扰，可以对测量有选择性地进展。4.能够实现自我诊断功能，对发生故障的部位能与时且准确地进展锁定，故障状态迅速识别，解决一些通过硬件不能实现的问题。5.信号输出形式和接口选择更为多样，通信距离得到更大提高。3.4 A/D转换原理ICL7135是高精度四位半CMOS双积分型A /D转换器,具有如下特点：（1） 转换速度为310次/s ,分辨率相当于14位二进制数,转换误差为土 1 LSB, 转换精度高。量程X围01.999 9 V 。（3）对输入的模拟信号过（欠）量 程能够识别；具有自动转换和自动调零功能，可保证零点在常温下的长期稳定 性。（4）与单片机可直接

13、连接,不需地址选择信号。当ICL7135工作于双极性情况 时,时钟最高频率为125 kHz ,可采用555定时器作为ICL7135的CLK时钟输 入。当ICL7135的积分器在积分过程中（对信号积分和反向积分）,其BUSY端输 出高电平,积分器反向积分过零后输出低电平。ICL7135的POL端为极性输出 端。当输入信号为正时POL输出高电平；当输入信号为负时POL输出为低电 平。B1、B2、B4、B8是BCD码输出端。A /D转换器的基准电压的精度 和稳定性是影响转换精度的主要因素。为保证ICL7135的转换精度,我们采用高 准确度、低温漂的带隙基准电压源 MC1403向其提供1 V的基准电压

14、。A /D转 换器与单片机的根本连线见图2 。3.5无线发射局部发射电路局部由PT2262编码器和F05发射模块组成。其中PT2262是一 种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码电路，能将数据和地址编译成代码 的波形。它最大有12位（A0A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平,接低电 平）,共有531441种地址代码。最大有6位（D0D5）数据端管脚，设定的地址 码和数据码从17脚串行输出。F05具有较宽的工作电压X围与低功耗特性，当发射电压为3 V时，发射 电流约2 mA,发射功率较小，12 V为最优工作电压，具有较好的发射效果，发 射电流约58 mA ,大于12 V直流功耗增大，有效发射

15、功率不再明显提高。 F05系列采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止，发射电流降为零。数据 电平应接近F05的实际工作电压以获得较高的调制效果，F05对过宽的调制信 号易引起调制效率下降，收发距离变近。当高电平脉冲宽度在 0. 081 ms 时发射效果较好，大于1 ms后效率开始下降；当低电平区大于10 ms ,接收到的 数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起不解码。如采用CPU编译码可在 数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰，假如是通用编解码器，可调整振荡电阻使每组码中间的低电平区小于 10 ms。平时F05输入端应处于低电平状 态，输入的数据信号应是正逻辑电平，幅度最高不应超过F0

16、5的工作电压。F05 应垂直安装在印刷电路板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影 响而停振。发射局部电路见图3。图3发射电路局部设计3.6无线接收局部接收电路局部主要由P T2272解码器和J05接收模块组成。其中PT2272 最多可有12位（A0A11）三态地址端管脚，任意组合可提供531441地址码, 最多可有6位（D0D5）数据端输出管脚，17脚为解码有效指示输出,PT2272 分为锁存型输出或非锁存型输出。J05接收模块采用超外差，二次变频结构，所 有的射频接收、混频、滤波、数据解调，放大整形全部在芯片内完成，接收功能高 度集成化。具有二种工作方式选择，以适合解调不同的数据

17、速率。当第 3脚悬空 （内部已上拉为高电平）时,射频接收带宽较宽，可适应发射频率精度误差较大的 声表谐振器稳频的发射机与一般的 LC发射机。当第3脚接地时，射频接收带宽 较窄，解调滤波器带宽较大，但要求配套的发射机必须具有较高的频率精度与 稳定度，发射频率必须由晶体或精度较高的声表谐振器稳频。接收局部电路见图图4 接收局部电路设计3.7软件局部设计智能压力传感器前端系统软件包括初始化程序、压力和温度的数据采集 程序、数字滤波程序、测量算法程序、发送程序等局部组成。系统初始化程 序包括堆栈指针的设置、中断源控制字设置和有关工作单元的初始化等。本 系统采用的是复合滤波方法，此法首先将n次采样值按大

18、小排队，然后去 掉最大值和最小值，再对剩下的n- 2个采样值求算术平均值。复合滤波法 既可以去掉脉冲干扰，又可以对采样值进展平滑加工，它兼有中值滤波和算 术平均滤波的优点。关于温度引起的压力传感器热零点漂移现象，我们采用 的是非线性函数多项式拟合的规 X化方法。在程序中通过拟合出的规X化多 项式，对压力值进展温度漂移的补偿计算。 最后得到的压力值数据经 P1 口 发送到PT 2262数据端,由PT2262编码送F05发射数据。接收端的软件实 现比拟简单,主要是解码器PT2272将J05接收来的数据发送到单片机的 P1 口 ,经单片机处理后由P2 口发送给LED显示。word中断初始化等待中晰接收數搦图5接收端程序流程图四、实验结果分析与总结测试时将数据采集发射电路与信号接收装置相距 20 m左右,将压力传感器置 于恒温槽中，在不同的温度下进展了分组压力测试，实验结果如表1所示。表1分组压力测试结果压力P(kPd(-2。(1()0(22(30t)(5()0(k 00()0. ()000 (X)()().00()0. (15(k 05()().05()0 05()0 ()5()0.05()0. 10(. 1000