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FPGA的智能皮爾茲PILZ變送器的開發(fā)
信號(hào)變送電路的功能是將傳感器采集的非電量信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后變成可以測(cè)量的數(shù)字信號(hào)然后送入微處理器進(jìn)行處理。此電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化程度如何，直接關(guān)系到智能傳感器系統(tǒng)的測(cè)量精度和穩(wěn)定性等重要方面。傳統(tǒng)的PILZ變送器器輸入和輸出都是模擬信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一，只能為特定的傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器繁多時(shí)，就需要多種調(diào)理器投入使用。同時(shí)，傳統(tǒng)的PILZ變送器沒有對(duì)外通信功能，為現(xiàn)代化工業(yè)系統(tǒng)的組網(wǎng)、監(jiān)測(cè)帶來了極大不便。

FPGA的智能皮爾茲PILZ變送器的開發(fā)
在分析傳統(tǒng)PILZ變送器的缺陷和不足基礎(chǔ)上，致力于PILZ變送器新型智能控制器的研制工作，開發(fā)出一種基于FPGA的新型智能PILZ變送器。根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需要以及網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的功能要求，提出了基于FPGA智能PILZ變送器控制系統(tǒng)的總體方案，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。智能不僅是物料消耗量或產(chǎn)量計(jì)量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備安全的重要參數(shù)。傳統(tǒng)的電容式智能測(cè)量?jī)x表以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)在智能測(cè)量領(lǐng)域中占有重要的地位。然而，在進(jìn)行導(dǎo)電粘性物料的智能測(cè)量時(shí)，粘性物料會(huì)粘附在傳感電極的絕緣層上，形成掛料，造成虛假智能，使測(cè)量精度下降。如何消除掛料對(duì)智能測(cè)量的影響，是本課題要解決的問題。在對(duì)傳統(tǒng)的電容式智能測(cè)量原理和缺點(diǎn)論述的基礎(chǔ)上，提出了射頻導(dǎo)納原理測(cè)量智能的優(yōu)異性，對(duì)射頻導(dǎo)納測(cè)量原理進(jìn)行了詳細(xì)論述及推導(dǎo)，即推導(dǎo)出了掛料層的等效容抗與等效阻抗相等這一重要原理。接著推導(dǎo)出對(duì)于已定的矢量，只要它們的原點(diǎn)相同，所測(cè)出的復(fù)阻抗僅由兩矢量的幅值及它們的相位差決定，與其它因素?zé)o關(guān)”這一結(jié)論，這是應(yīng)用射頻導(dǎo)納原理設(shè)計(jì)智能PILZ變送器的前提。給出了消除掛料影響、測(cè)量真實(shí)智能的方法。zui后詳細(xì)論述了兩線制射頻導(dǎo)納式智能智能PILZ變送器實(shí)現(xiàn)真實(shí)智能測(cè)量的電路設(shè)計(jì)、元器件選型及程序設(shè)計(jì)，尤其對(duì)電源調(diào)理電路、90度固定相位差方波發(fā)生電路、正弦波發(fā)生電路、相敏檢波電路進(jìn)行了重點(diǎn)論述。此外，該兩線制射頻導(dǎo)納式智能智能PILZ變送器不僅可以實(shí)現(xiàn)4～20mA電流信號(hào)的傳輸，同時(shí)可以通過RS485或RS232接口同上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中采用了單片機(jī)技術(shù)，提高了PILZ變送器的測(cè)量精度，使PILZ變送器功能更強(qiáng)，更具智能化、自動(dòng)化。吸取*的射頻導(dǎo)納智能PILZ變送器的優(yōu)點(diǎn)，采用了一系列*電路設(shè)計(jì)方法，和軟件算法，創(chuàng)造出我國(guó)目前水平zui高的智能兩線制射頻導(dǎo)納智能PILZ變送器，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)料位的測(cè)量并同時(shí)具有4～20mA模擬信號(hào)傳輸和數(shù)字信號(hào)通訊能力。

FPGA的智能皮爾茲PILZ變送器的開發(fā)
實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)MCU主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等硬件電路，并結(jié)合XILINX提供的FIR Core的應(yīng)用環(huán)境和仿真驗(yàn)證環(huán)境，提出低通，帶通，微分，積分等濾波算法的設(shè)計(jì)方法。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)各模塊電路的組成原理和實(shí)現(xiàn)方法，給出了整個(gè)電路系統(tǒng)的原理圖，并制作了印刷電路板。