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FPGA的智能皮爾茲PILZ變送器的開發(fā)
信號變送電路的功能是將傳感器采集的非電量信號經(jīng)過調(diào)理后變成可以測量的數(shù)字信號然后送入微處理器進行處理。此電路設(shè)計的優(yōu)化程度如何，直接關(guān)系到智能傳感器系統(tǒng)的測量精度和穩(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，結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，只能為特定的傳感器信號進行調(diào)理，當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場傳感器繁多時，就需要多種調(diào)理器投入使用。同時，傳統(tǒng)的PILZ變送器沒有對外通信功能，為現(xiàn)代化工業(yè)系統(tǒng)的組網(wǎng)、監(jiān)測帶來了極大不便。

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、系統(tǒng)軟件設(shè)計。智能不僅是物料消耗量或產(chǎn)量計量的參數(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)的電容式智能測量儀表以其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護方便的優(yōu)點在智能測量領(lǐng)域中占有重要的地位。然而，在進行導(dǎo)電粘性物料的智能測量時，粘性物料會粘附在傳感電極的絕緣層上，形成掛料，造成虛假智能，使測量精度下降。如何消除掛料對智能測量的影響，是本課題要解決的問題。在對傳統(tǒng)的電容式智能測量原理和缺點論述的基礎(chǔ)上，提出了射頻導(dǎo)納原理測量智能的優(yōu)異性，對射頻導(dǎo)納測量原理進行了詳細論述及推導(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)出對于已定的矢量，只要它們的原點相同，所測出的復(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)計智能PILZ變送器的前提。給出了消除掛料影響、測量真實智能的方法。zui后詳細論述了兩線制射頻導(dǎo)納式智能智能PILZ變送器實現(xiàn)真實智能測量的電路設(shè)計、元器件選型及程序設(shè)計，尤其對電源調(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、相敏檢波電路進行了重點論述。此外，該兩線制射頻導(dǎo)納式智能智能PILZ變送器不僅可以實現(xiàn)4～20mA電流信號的傳輸，同時可以通過RS485或RS232接口同上位機進行通訊，實現(xiàn)分布式監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計中采用了單片機技術(shù)，提高了PILZ變送器的測量精度，使PILZ變送器功能更強，更具智能化、自動化。吸取*的射頻導(dǎo)納智能PILZ變送器的優(yōu)點，采用了一系列*電路設(shè)計方法，和軟件算法，創(chuàng)造出我國目前水平zui高的智能兩線制射頻導(dǎo)納智能PILZ變送器，實現(xiàn)了真實料位的測量并同時具有4～20mA模擬信號傳輸和數(shù)字信號通訊能力。

FPGA的智能皮爾茲PILZ變送器的開發(fā)
實現(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)境和仿真驗證環(huán)境，提出低通，帶通，微分，積分等濾波算法的設(shè)計方法。詳細闡述了系統(tǒng)各模塊電路的組成原理和實現(xiàn)方法，給出了整個電路系統(tǒng)的原理圖，并制作了印刷電路板。