针对数字压力表的可视化编程
Luke · 2010-11-21 23:02 · 41941 次点击
近年来,对现场的压力计量校准过程,多采用传感器、16bit以内A/D芯片和单片机构成的数字压力计,随着工业自动化程度的提高,现场仪表选型不断更新,仪表准确度也在不断提高,这促使压力计量校准过程有了新的变化和进展,也自然提出了用高准确度手段实现压力计量校准仪表的要求,而目前的压力计量校准仪表难于满足这一要求。为此,我们采用EG&&GICSensor公司传感器和AD7710A/D转换芯片,基于个人计算机构建了具有24bit数据采集能力的高准确度压力测量系统。它能够在可视化编程软件环境下,生成高准确度数据采集的驱动程序代码和测试模块。用户还可在较短时间内生成压力测量原型,通过工具模块和程序结构完成编程测试。测量数据可直接打印或交付给MS-excel、Matlab、MS-word表格、计算、文件处理软件中,了可经由网卡传输到网络中。
一、压力传感器技术指标
压力传感器选用了EG&&GICSensor公司的产品,其主要技术指标见表1。传感器经过温度补偿和输出规范化处理。由技术指标可见,传感器能提供高准确度的压力转换。
二、压力传感器信号的处理过程
可视化编程压力计的信号处理过程见图1。AD7710为ANALOGDEVICES公司的高分辨率(24bit)信号调节型模数转换器。在微控制器或传感器信号处理中应用十分理想。它具有±0.0015%的准确度,温度漂移的影响通过芯片内部自校准消除,排除了零位和满量程误差。在此采用它来实现压力传感器信号的A/D转换,在8xC51单片机P1口的分别控制下,可对AD7710芯片内部24bit寄存器进行串行读写操作。通过写操作设置芯片常规/标定模式、放大器增益、采集通道、电源工作方式、A/D字长、信号极性、滤波器参数等。通过读操作读取A/D转换数据。除起到数据采集作用外,8xC51单片机的P3.0、P3.1脚还起到与MAX3232芯片的连接,实现与个人计算机串行通讯的作用。MAX3232芯片是MAXIM公司的RS-232接口芯片,能完成TTL与RS-232两种电平之间的转换。在此利用它,可方便地实现串行接口电路。串行通讯是实现个人计算机与单片机两端交换数据的主要手段,在Windows环境下,虽具有事件驱动、多任务、高级图形用户界面(GUI)等特点,但它不支持对系统I/O端口的直接访问。所以在可视化编程环境下实现数据通讯的简便方法就是利用WindowsAPI函数支持的串行口实现串行通讯,或直接采用不同可视化编程中的通讯模块,如MXCOMM.VBX、COMMSTOCK.TST等。使用通讯模块方法简便且可访问WindowsAPI函数的大多数特性。我们采用的就是这种方法生成的压力传感器数据采集RS-232串行通讯驱动程序PRESS-DATA-COMM.TST。在可视化编程中,可直接由图形调用程序模块,完成个人计算机的压力数据采集功能。
三、可视化程序测量
在利用个人计算机和数据采集硬件构成的自动测试系统中,基于GUI(图形用户界面)新概念的可视化编程语言环境极大地发挥了自动测试系统的作用,构成了可视化程序测量的丰富内容。它完全没有进行文本程序编辑时的那些麻烦。仅依据测量过程的数据结构或数据的交付关系,从工具箱或菜单中选取所需的对象(图标)然后用线段将选择对象连接起来。或基本上利用名为对象的对话框编制程序流程,并且按照流程将各个对象连接起来,程序编制即告完成。可视化编程程序测量控制大体可分为三部分:(1)测量控制(2)数据显示(3)数据分析处理图1压力计信号处理过程图2可视化编程压力计面板图除此之外,还具有向其他应用程序交付数据的功能。利用Windows的DDE(动态数据交换)功能,也可以向Microsoft公司的应用软件MS-word、MS-excel或Matlab等软件直接交付数据。用户若能熟练掌握编程方法,则无需用计算机语言编程和手工方式装入实验数据,任何人通过可视化编程非常方便地进行软件开发完成测量。可视化编程测量的压力计面板图见图2。由图可见它具备了测量控制、压力值数据显示和数据分析处理功能。它的数据拟合模型为:P=a0+a1V+a2V2+a3V3(1)模型(1)的采用消除了传感器非线性误差的影响,使压力计达到了较高的测量准确度。
四、实验数据
在实验室下对250kPa压力计进行了标定,任取一组实验数列于表2。
五、结论
1.可视化程序测量压力计充分利用了个人计算机的功能,可构成以压力为参量的高准确度自动测试系统。2.高准确度A/D芯片是实现压力信号采集的重要保证,是适合高准确度压力计数据采集的理想器件。3.可视化软件编程的直观性和开放性易于用户以较简单的手段完成更高层次的压力测量。深信随着可视化程序测量压力计的不断完善和进展,它将在压力计量领域获得更广泛的应用。