有关压力变送器的设计与实现的思考
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作者: 苗瀚文
[摘 要]现在，随着工业的不断发展，温度、压力、流量等是压力变送器的最主要的参数，随着大规模的集成化电路的发展并广泛应用于现代工业的各个领域，压力变送器被广泛应用于电力、冶金等重要的行业中，压力变送器的设计也朝着智能化的方向发展，实现了信息化的处理方式。压力变送器的独特设计可以改变往常的工业控制设备的固有模式，为工业化的发展奠定了一定的基础。本文主要介绍的是智能化压力变送器的设计，分析了压力变送器在硬件和软件的设计方案，介绍了压力变送器的工作原理，阐述压力变送器的实现方法，使压力变送器的设计能够更好地服务于我国各类工业的发展。
[关键词]压力变送器 设计 实现 思考
中图分类号：TG201 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0396-01
压力变送器是一种可以对压力进行准确感知，并能够准确地掌握压力的信号，将压力信号转化为标准信号，并进行智能化的输出的一种设备。压力变送器是由压力感应器和信号处理系统两个部分组成的，按照感应器件功能的差别，压力变送器又可以分为电阻式的压力变送器和半导体式的压力变送器。按照对电路处理方式的差别，压力变送器也可以分为一般的变送器和智能化的变送器。压力变送器的智能化解决了在实际运用中安全性、可靠性差的特点，并且较为经济实惠。
一、 压力变送器设计的必要性
随着科学技术的发展，压力变送器已经被广泛地应用于各类工业生产中，电力部门、冶金部门都在广泛使用压力变送器。压力变送器的设计朝着信息化的方向发展，方便了信息的提取和收集工作顺利进展。现在，传感器件的发展还不是特别快，在信息技术高速发展的时代，控制系统实现自动化是一种必然的趋势，人们对于信息的获取途径也越来越多，在工业领域，越来越要求精度高、安全性高、经济的传输方式。传统的压力变送器一般是运用原件对电路进行放大，在对电路进行信号的处理时，会出现失真、清晰度低、传输的距离过近、易受到外界干扰的问题，只能够在技术要求低的工业领域中使用。现在，工业领域出现的智能化的压力变送器，其实现了中央处理器和传感器的结合，实现了准确地运算功能，并能将数据进行自动的存储，可以对信号进行处理和调整，按照实际情况进行放大或者缩小，实现了自动校正的功能。运用智能化的压力变送器，可以很直观地观察想要观察的数据。微处理器是智能化的压力变送器的核心部件，但是，往往会增加压力变送器的成本，因此，解决压力变送器的成本问题成为设计过程中的重点。
二、 压力变送器的基本构成与设计
压力变送器一般是由电源、传感系统、芯片、显示器、调理电路和通讯电路构成。作为智能化的压力传感器，传感器、芯片和通讯电路是其最重要的构成部分。
（一）压力传感器的电源电路设计与实现
在智能化的压力变送器中，中央处理器的内部设计已经比较完善了，因此，对电源电路的要求并不是很高，可以直接运用通常的直流电源，也可以选用电脑上的5V电源。智能化的压力变送器一般产生的是基准电压，可以保证外部的传感器和内部的中央处理器保持电路的通常。
（二）压力传感器的压力信号采集设计与实现
在对压力传感器进行信号采集时，一般是运用由电阻应片组成的变送器，按照不同的需求，使用不同的传感器，在使用压阻型的传感器时，要依靠其具有低廉的价格，并且传输的精度较高，具有较灵敏的线性特点。在对电阻应变片进行设计时，要将其设计成一种信号的敏感元件，电阻应变片是压力变送器设计的重点。电阻应变片使用最多的是金属的应变片和半导体的应变片，一般情况下，在设计时，是运用粘合剂，在基本的受力产生应力的变化过程中，电阻应变片会产生变形，导致应变片的电阻数值在力在作用下增大，所有的应变片会组成一个应变桥，通过合理的放大措施，传输到中央处理器。
（三）压力变送器显示模块的设计于实现
在对压力变送器显示模块进行设计时，要确保变送器可以显示不同的单位和数据，在固定的领域可以忽略现场的指示仪表，不能影响对现场的控制和操作。在对压力变送器的显示部位设计时，要确保显示模块具有一定的自我故障诊断功能，一旦变送器测量的数值超过了正常值，或者变送器发生故障后，可以确保显示模块上可以及时地出现故障的代码，确保维修人员可以及时发现压力变送器的故障位置，及时地解决故障问题。对压力变送器智能终端进行设计时，可以借助显示模块提供更多的数据和信息。
（四）压力变送器中央处理器的设计与实现
压力变送器的中央处理器可以设计成C8051F35X模式，这种类型的中央处理器可以实现极快的运行速度，可以将多种不同的电流同时输出，存储器的内存比较大，具有远距离的通讯功能，实现了模拟信号的放大，可以采用不同的放大进行模拟信号的放大。采用这种设计的中央处理器实现了故障的自动识别功能，实现了等级的设定，并且可以自动地屏蔽不必要的信息，信号显示灯会按照中央处理器的运行情况进行显示。实现了压力变送器的自我补救功能，可以使用软件对传感器进行线性的和非线性的补救。此种设计的压力变送器还具有完备的自我诊断系统，可以运用这种功能实现对工作现场的监控，按照内部的程序自行地处理数据，在对数据进行准确地核算，将错误的代码去除。此种中央处理器在处理数据时更加准确，具有高度的稳定性和可靠性，实现了数字化的通讯功能。借助传感器对电路的情况进行分析和调节，可以将数据直接输入和输出，可以将所有的历史数据进行存储，方便了工作人员对数据的查询。
三、结语
压力变送器被广泛地应用于不同的领域，提高了各行各业的工作效率，因此，改变传统的模式，实现压力变送器的智能化发展是很有必要的。传统的压力变送器一般是运用原件对电路进行放大，在对电路进行信号的处理时，会出现失真、清晰度低、传输的距离过近、易受到外界干扰的问题，只能够在技术要求低的工业领域中使用。在对电阻应变片进行设计时，要将其设计成一种信号的敏感元件，电阻应变片是压力变送器设计的重点。在对压力变送器的显示部位设计时，要确保显示模块具有一定的自我故障诊断功能，一旦变送器测量的数值超过了正常值，或者变送器发生故障后，可以确保显示模块上可以及时地出现故障的代码。
参考文献
[1] 陈洪才.基于MAX1464的智能压力变送器设计[D].西南大学，2007.
[2] 金黎华.智能压力变送器的设计与实现[D].大连理工大学，2013.
[3] 孔祥伟，周杏鹏. 基于HART协议的智能压力变送器的设计与实现[J].仪表技术与传感器，2010，02：15-17.
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