智能压力变送器说明书

1.压力变送器的总体设计

流体压力变送器由四部分组成:采集压力波动的压力传感器、信号处理的A/D转换器、接收和处理转换数据的STM32电路和显示数字压力值的有机发光二极管显示屏。

系统的独特性体现在以下三个方面:①将压力传感器的输出信号与STM32的快速处理能力相结合；②压力传感器输出的模拟电压信号的模数转换由外部高精度A/D转换芯片完成；第三，采用软件平均滤波法对系统的输出电压进行补偿，进一步提高了系统的检测精度。

系统的工作过程:①压力传感器通过四线桥电路的设计测量水流压力的波动；②通过与压力传感器相连的A/D转换器，将电压模拟信号通过桥式电路输入，并传输到STM32信号处理后通过SPI总线；③STM32根据计算公式处理A/D转换器的电压值，并通过有机发光二极管屏幕实时显示。

2.压力变送器的硬件设计

系统硬件主要由金属电阻应变式压力传感器、信号处理电路、显示电路和电源电路组成。电源模块为各模块提供稳定的电源。压力传感器首先采集数据，经A/D转换电路进行信号处理后送入STM32进行滤波。最后，数字电压值通过有机发光二极管输出显示。

2.1电源

考虑到监测水压波动时有线供电不方便，本文采用3.6V锂电池为整个系统供电。电池向STM32和A/D转换器供电，A/D转换器的激励电流向压力传感器提供恒定电流。

2.2压力传感器的选择

针对供水管道中流体压力波动小的特点，选用了能适应高湿环境下小信号的金属电阻应变式压力传感器。该传感器结构简单、操作方便、采样精度高、受温度影响小，适用于高湿度环境下的信号测量。本文选用MPM281VC压力传感器，它具有恒压电源和标准输出，并且全部由不锈钢制成，适用于各种流体介质。

2.3模数转换电路

由于供水流量的变化是固定的，供水管道的压力波动信号较小，因此本文选择了一款适合小信号测量的ADS1120芯片来监测供水管道的流体压力。其精度达到16位，最高采样频率达到512 kHz。该多路复用器可以实现任意组合通道的数据采集。

为了配合压力传感器的四线制电桥接口，需要设计相应的电阻电桥测量电路。本文采用AIN0通道作为恒流电压输入端口，AIN2通道和AIN3通道分别作为负信号端口和正信号端口，从AIN1通道的飞线引出，测试ADS1120是否正常工作。STM32通过SPI总线接口与ADS1120通信。在SPI通信端口中，ADS1120的CS是器件的片选端口，DRDY是数据转换状态的标志端口。