電站壓力參數(shù)的單片微機檢測儀

摘　要　介紹一種以單片微機為核心的可測量壓力的新型智能儀器。該檢測儀可消除現(xiàn)在普遍使用的現(xiàn)場安裝壓力表或短距離毛細(xì)管傳輸壓力表所存在的觀察不便的缺陷，具有測量準(zhǔn)確、能減輕值班人員勞動強度、可遠(yuǎn)距離傳送測量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控等優(yōu)點。

　　發(fā)電廠(站)的壓力參數(shù)包括發(fā)電機、汽輪機、水輪機等旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備在運行過程中需要測量的各處油壓、汽壓或水壓。由于這些壓力參數(shù)可以反映出旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的運行狀態(tài)，所以只有準(zhǔn)確地加以測量，才能使上述設(shè)備的正常運行有保障。現(xiàn)在發(fā)電廠(站)使用的各種壓力測量儀，一般都采用現(xiàn)場安裝壓力表或短距離毛細(xì)管傳輸壓力表，需要安裝在要測量的壓力現(xiàn)場附近，由值班人員定時巡查記錄。這樣的測量方式，不但值班人員勞動強度大，而且無法做到隨時觀察各處壓力參數(shù)的變化，難以預(yù)防事故發(fā)生于未然。

　　本文介紹的單片微機壓力檢測儀，是一種能夠遠(yuǎn)距離測量壓力參數(shù)的智能儀器。在單片微機的管理下，檢測儀的測量過程完全是自動進(jìn)行的，工作狀態(tài)的'轉(zhuǎn)換操作也非常簡單，測量結(jié)果既可以用顯示器顯示或打印機打印，也可以送至上位計算機進(jìn)行遠(yuǎn)距離集中監(jiān)控，便于實現(xiàn)發(fā)電廠(站)管理的自動化和現(xiàn)代化。

1　電路的構(gòu)成和原理

　　檢測儀共有8路檢測通道，各路通道的模擬放大電路及基準(zhǔn)電源電路均相同，而壓力傳感器的輸入則按實際需要選擇不同量程的壓力傳感器。壓力傳感器分別為各路壓力檢測通道的測壓元件，當(dāng)壓力作用于傳感器時，芯片上的電橋在壓力的作用下出現(xiàn)不平衡，輸出正比于壓力變化的電壓信號，基準(zhǔn)電源采用恒流源電路給電橋供電。從傳感器輸出的信號是比較小的，須經(jīng)過模擬放大電路放大。為了消除放大電路的輸出端的溫漂，采用了基本差動運算放大電路。

　　由于檢測儀具有對多路測壓點進(jìn)行自動巡回檢測的功能，所以需用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)對多個壓力傳感器送出的信號進(jìn)行選取。為此，采用了CMOS8選1多路模擬開關(guān)(選用4051)，由它控制8路通道的通斷狀態(tài)，相當(dāng)于一個單刀八擲開關(guān)。從多路轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出的信號是模擬量，在把它輸入單片機運算處理之前，必須先轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成這一功能的電路就是A／D轉(zhuǎn)換器。檢測儀使用了MC1433雙積分型A／D轉(zhuǎn)換器，其工作原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔，然后用計數(shù)器記下此時間間隔內(nèi)的時基脈沖的數(shù)目。

　　由于單片機本身提供的資源如I／O口、定時器／計數(shù)器、串行口等不能滿足要求，因此需要在單片機上擴展其它外圍接口芯片。由于MCS-51系列單片機的外部RAM和I／O是統(tǒng)一編址的，所以可以把單片機外部64KBRAM空間的一部分作為擴展I／O的地址空間，這樣單片機就可以象訪問外部RAM一樣訪問外部接口芯片，對其口進(jìn)行讀寫操作。檢測儀采用具有I／O接口和計時器的靜態(tài)RAM8155作為I／O并行接口電路。

　　撥碼盤分為始點值撥碼盤和終點值撥碼盤，其作用是根據(jù)實際需要設(shè)置當(dāng)檢測儀進(jìn)行巡回檢測時的輸入通道始點值和終點值。

　　撥碼開關(guān)的每一位數(shù)碼開關(guān)對應(yīng)一路輸入通道，并用來設(shè)置該通道的測量范圍。當(dāng)一輸入通道壓力輸入量程不大于2.000MPa時，該通道的撥碼開關(guān)設(shè)置為“OFF”；當(dāng)一輸入通道壓力輸入量程大于2.000MPa時，該通道的撥碼開關(guān)設(shè)置為“ON”。檢測儀將根據(jù)撥碼開關(guān)設(shè)置的量程進(jìn)行運算，以提高低壓力量程范圍的數(shù)據(jù)精度。

　　顯示譯碼電路(74LS247)則將BCD碼譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示壓力檢測通道的序號和各測壓點的壓力值。

　　操作顯示電路的作用是用來切換及顯示檢測儀的工作狀態(tài)。

　　打印／通信接口電路的作用是把測量結(jié)果用打印機打印出來，或把測量數(shù)據(jù)傳至上位計算機進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控。

　　檢測儀的工作原理是這樣的：每一路通道的壓力傳感器的輸出信號經(jīng)模擬放大電路進(jìn)行線性放大，然后由多路轉(zhuǎn)換器的模擬電子開關(guān)進(jìn)行選擇，并經(jīng)濾波后，由A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)I／O并行接口輸入到單片微機進(jìn)行運算，運算處理后的通道號和壓力值最后經(jīng)I／O并行接口送至顯示譯碼器進(jìn)行譯碼顯示。