摘要(yao):介紹(shao)了一(yi)種渦(wo)輪式(shi)氣體(ti)流量(liang)計 的(de)溫度(du).壓力(li)補償(chang)方法(fa)，該方(fang)法采(cai)用MS5535B傳(chuan)感器(qi)測量(liang)被🔆測(ce)氣體(ti)的溫(wen)度和(he)壓力(li)，采用(yong)軟件(jian)方法(fa)進行(hang)補償(chang)。
0引言(yan).
　　氣體(ti)的流(liu)量通(tong)常用(yong)體積(ji)流量(liang)來表(biao)示，體(ti)積流(liu)量是(shi)指單(dan)位時(shi)間内(nei)通過(guo)管路(lu)任一(yi)截面(mian)的氣(qi)體體(ti)積。但(dan)是由(you)于氣(qi)體分(fen)✨子排(pai)列松(song)散，随(sui)着溫(wen)度或(huo)壓力(li)的變(bian)化，分(fen)子♌間(jian)距會(hui)發生(sheng)變🏃🏻‍♂️化(hua)，體積(ji)🆚也會(hui)發生(sheng)相應(ying)的變(bian)化。體(ti)積與(yu)壓力(li)成反(fan)⚽比，與(yu)溫度(du)成正(zheng)比，在(zai)⛹🏻‍♀️溫度(du)和壓(ya)❗力變(bian)化的(de)情況(kuang)下，無(wu)法計(ji)量和(he)比較(jiao)氣體(ti)的體(ti)積流(liu)🛀🏻量，需(xu)要将(jiang)其統(tong)🥵--轉換(huan)爲标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)的體(ti)積流(liu)量。工(gong)程上(shang)氣體(ti)流量(liang)--般都(dou)以标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)的體(ti)積流(liu)量來(lai)🐕表示(shi)。因此(ci)，需要(yao)對工(gong)作狀(zhuang)态下(xia)測得(de)的氣(qi)體流(liu)量進(jin)行溫(wen)度、壓(ya)♌力補(bu)償。
1渦(wo)輪式(shi)氣體(ti)流量(liang)計的(de)溫度(du)、壓力(li)補償(chang)方法(fa)
　　渦輪(lun)式氣(qi)體流(liu)量計(ji)直接(jie)測量(liang)的是(shi)工作(zuo)狀态(tai)下氣(qi)體的(de)♉體積(ji)流量(liang)，标準(zhun)狀态(tai)下氣(qi)體的(de)體積(ji)流量(liang)爲:
 
　　式(shi)中qvn、qv-分(fen)别爲(wei)标準(zhun)狀态(tai)和工(gong)作狀(zhuang)态下(xia)的體(ti)積流(liu)量，m³/h;p、T、Z-分(fen)🔆别爲(wei)工.作(zuo)狀态(tai)下絕(jue)對壓(ya)力(Pa)，熱(re)力學(xue)溫度(du)(K)和氣(qi)體✊壓(ya)縮✊系(xi)數;pn、Tn、Zn一(yi)分别(bie)爲标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)絕對(dui)壓力(li)(Pa)，熱力(li)學溫(wen)度(K)和(he)😘氣體(ti)壓縮(suo)系數(shu)。
　　由于(yu)被測(ce)氣體(ti)所處(chu)狀态(tai)壓力(li)較低(di)，且溫(wen)度大(da)大高(gao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻于臨(lin)界溫(wen)💰度，因(yin)此可(ke)以按(an)理想(xiang)氣體(ti)計，這(zhe)時氣(qi)體壓(ya)縮系(xi)數取(qu)爲1甲(jia)。将測(ce)量得(de)到的(de)工作(zuo)狀态(tai)下的(de)溫度(du)和壓(ya)力數(shu)值帶(dai)入(1)式(shi)，即可(ke)得到(dao)補償(chang)後🌈的(de)氣體(ti)流量(liang)數值(zhi)。
2溫度(du)、壓力(li)測量(liang)用傳(chuan)感器(qi)
　　工作(zuo)狀态(tai)下的(de)溫度(du)、壓力(li)數值(zhi)可采(cai)用型(xing)号爲(wei)MS5535B的集(ji)成🌐壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)來進(jin)行測(ce)量。MS5535B的(de)主要(yao)功能(neng)是将(jiang)從壓(ya)阻式(shi)壓力(li)傳感(gan)💛器輸(shu)❗出的(de)未經(jing)補償(chang)模拟(ni)電壓(ya)值轉(zhuan)換爲(wei)16位的(de)數字(zi)量,同(tong)時提(ti)供-一(yi)個傳(chuan)感器(qi)溫度(du)的16位(wei)⁉️數字(zi)量。該(gai)芯片(pian)具有(you)如下(xia)特點(dian)🧡:
1)0一14bar的(de)絕對(dui)壓力(li)範圍(wei)
2)芯片(pian)中存(cun)有用(yong)于軟(ruan)件補(bu)償的(de)6個系(xi)數
3)15位(wei)的ADC
4)3線(xian)串行(hang)接口(kou)
5)1個系(xi)統時(shi)鍾(32.768kHz)
6)低(di)電壓(ya)低能(neng)量消(xiao)耗
7)供(gong)電電(dian)壓在(zai)2.2V~3.6V
8)低電(dian)壓電(dian)流
9)-40~+125℃工(gong)作溫(wen)度
　　MS5535B有(you)8個引(yin)腳，引(yin)腳定(ding)義和(he)功能(neng)如表(biao)1所示(shi)。
 
3溫度(du)、壓力(li)測量(liang)傳感(gan)器與(yu)單片(pian)機的(de)接口(kou)電路(lu)設計(ji)
　　MS5535B與單(dan)片機(ji)MSP430F147的通(tong)信是(shi)通過(guo)3線同(tong)步的(de)串行(hang)接口(kou)實現(xian)的🆚。圖(tu)1爲壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)MS5535B和單(dan)片機(ji)MSP4320F147的硬(ying)件連(lian)接圖(tu)。單片(pian)機MSP430F147的(de)P2.1引腳(jiao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻輸出(chu)同步(bu)🏃‍♀️串行(hang)時鍾(zhong)信号(hao)，P2.4引腳(jiao)采樣(yang)由MS5535B輸(shu)出的(de)數據(ju)，P2.2引腳(jiao)輸出(chu)數據(ju)給MS5535B,P2.0引(yin)腳向(xiang)MS5535B輸💞出(chu)32.768kHZ的主(zhu)時鍾(zhong)信号(hao)。
 
4軟件(jian)設計(ji)
　　MS5535B輸出(chu)的電(dian)壓與(yu)溫度(du)和測(ce)量過(guo)程的(de)誤差(cha)有很(hen)大關(guan)系，所(suo)以🛀🏻需(xu)😍要🛀補(bu)償這(zhe)些影(ying)響。補(bu)償是(shi)通過(guo)單片(pian)機MSP430F147軟(ruan)🤩件補(bu)償來(lai)實現(xian)的。補(bu)償用(yong)的校(xiao)準數(shu)據Wordl到(dao)Word4存儲(chu)在MS5535B的(de)64位PROM中(zhong)，可🌍通(tong)過單(dan)片機(ji)MSP430F147的軟(ruan)件讀(du)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼出用(yong)于對(dui)16位的(de)壓力(li)值(D1)和(he)16位溫(wen)度值(zhi)(D2)進行(hang)補償(chang)，得到(dao)用于(yu)渦輪(lun)☔式氣(qi)體流(liu)量計(ji)溫度(du)、壓力(li)補償(chang)的壓(ya)力值(zhi)和溫(wen)度值(zhi)。圖2描(miao)述了(le)❌讀取(qu)壓力(li)值、溫(wen)🆚度值(zhi)和軟(ruan)件補(bu)償執(zhi)行的(de)過程(cheng)。首先(xian)，通過(guo)串行(hang)接口(kou)讀⭐出(chu)wordl到word4。下(xia)一一(yi)步,用(yong)位方(fang)式邏(luo)輯和(he)移位(wei)操作(zuo)取出(chu)補償(chang)🛀🏻系數(shu)Cl到C6(wordl到(dao)word4的位(wei)模式(shi)參考(kao)表2)。然(ran)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻後單(dan)片機(ji)MSP430F147通過(guo)串行(hang)接🥵口(kou)讀取(qu)16位的(de)壓力(li)值(D1)和(he)16位溫(wen)㊙️度值(zhi)(D2)。最後(hou)，通過(guo)D1、D2和C1到(dao)C6運用(yong)圖2所(suo)示的(de)運算(suan)法則(ze)計算(suan)❄️出補(bu)償後(hou)的壓(ya)力值(zhi)。
 
 
　　Wordl到Word4、D1和(he)D2是通(tong)過3線(xian)同步(bu)串.行(hang)通信(xin)讀取(qu)的。MS5535B在(zai)SCLK的上(shang)升沿(yan)采樣(yang)一位(wei)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，并🔴且(qie)在上(shang)升沿(yan)發送(song)一-位(wei)，以此(ci)來實(shi)現信(xin)号轉(zhuan)換的(de)同步(bu)。單片(pian)♍機MSP430F147在(zai)SCLK的下(xia)降沿(yan)采樣(yang)從MS5535B的(de)DOUT引腳(jiao)輸出(chu)的數(shu)據，并(bing)且在(zai)SCLK的📧下(xia)降沿(yan)将數(shu)據發(fa)送到(dao)MS5535B的DIN引(yin)🈲腳，SCLK信(xin)号是(shi)由單(dan)片機(ji)🔞MSP430F147産生(sheng)的。輸(shu)出數(shu)據的(de)選擇(ze)通過(guo)🏃🏻向MS5535B的(de)DIN(數據(ju)輸入(ru))腳輸(shu)入相(xiang)應的(de)指令(ling)來實(shi)現。
 
　　如(ru)圖3所(suo)示，MS5535B和(he)單片(pian)機MSP430F147的(de)每--次(ci)通訊(xun)都是(shi)以單(dan)片機(ji)MSP430F147向MS5535B芯(xin)片的(de)DIN腳發(fa)🤟送一(yi)-個指(zhi)令序(xu)列開(kai)始的(de)。在每(mei)一-個(ge)指令(ling)序💔列(lie)之前(qian)都👄有(you)一一(yi)個開(kai)始序(xu)列(3個(ge)高電(dian)平1),每(mei)一個(ge)指令(ling)序列(lie)之♉後(hou)都有(you)一-個(ge)停🌈止(zhi)序列(lie)(3位低(di)電平(ping)0)。每🔆一(yi).條指(zhi)令有(you)四位(wei)組成(cheng)，用于(yu)選擇(ze)由M55535B的(de)DOUT腳輸(shu)出的(de)是壓(ya)力、溫(wen)度或(huo)是校(xiao)準數(shu)據🌈。在(zai)輸出(chu)壓力(li)和溫(wen)度時(shi)，在停(ting)止序(xu)列的(de)最後(hou)--位時(shi)，MS5535B的DOUT腳(jiao)會輸(shu)出-一(yi)個應(ying)答🌍信(xin)号一(yi)低電(dian)平到(dao)高電(dian)平的(de)轉換(huan)，表示(shi)了--次(ci)轉換(huan)的開(kai)始。應(ying)☎️答信(xin)号之(zhi)後，單(dan)片機(ji)MSP430F147向MS5535B的(de)SCLK腳輸(shu)人2個(ge)脈沖(chong)，然後(hou)再輸(shu)出低(di)電平(ping)，保持(chi)MS5535B的SCLK腳(jiao)👣爲低(di)，直到(dao)在MS5535B的(de)DOUT腳出(chu)現由(you)高到(dao)低的(de)信号(hao)，表示(shi)轉換(huan)結束(shu)。單片(pian)機MSP430F147通(tong)過向(xiang)MS5535B的SCLK腳(jiao)輸入(ru)另外(wai)的17脈(mo)沖讀(du)出MS5535B的(de)DOUT腳輸(shu)🐇出的(de)16位數(shu)字。
　　如(ru)果單(dan)片機(ji)MSP430F147和MS5535B失(shi)去同(tong)步性(xing)，可以(yi)用通(tong)過複(fu)位指(zhi)令來(lai)重🛀新(xin)啓動(dong)。在每(mei)--次轉(zhuan)換指(zhi)令之(zhi)前先(xian)向MS5535B的(de)DIN腳發(fa)送複(fu)位指(zhi)令，以(yi)防⭐止(zhi)由于(yu)電氣(qi)沖突(tu)協議(yi)長久(jiu)挂起(qi)。
5結論(lun)
　　氣體(ti)渦輪(lun)流量(liang)計采(cai)用MS5535B檢(jian)測工(gong)作狀(zhuang)态下(xia)的氣(qi)體溫(wen)度和(he)壓力(li),用軟(ruan)件實(shi)現溫(wen)度和(he)壓力(li)自動(dong)補償(chang)。試驗(yan)證明(ming)🍓實驗(yan)樣機(ji)實現(xian)了系(xi)💰統要(yao)求的(de)主要(yao)技術(shu)指标(biao)。

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