Uma análise de otimização do projeto geral de um medidor de vazão eletromagnético.

O medidor de vazão eletromagnético, como um instrumento de medição de vazão de precisão, opera em um sistema que, em cada fase de funcionamento, deve considerar não apenas os fatores de hardware, mas também avaliar e analisar o desempenho do software. Este artigo analisa as necessidades reais dos usuários e as tecnologias de excitação de medidores de vazão eletromagnéticos disponíveis no Brasil e no exterior, propondo e implementando uma solução com excitação CA como método de excitação para medidores de vazão eletromagnéticos, interface de comunicação HART, etc., especialmente para o desempenho anti-interferência. Ao analisar as diversas medidas anti-interferência de hardware e software, e considerando as necessidades dos usuários, propõe-se a utilização de um microprocessador (CPU) combinado com um processador de sinal digital (DSP), de alto desempenho e generalização, com um método colaborativo de anti-interferência de software e anti-bloqueio de hardware, para superar os diversos tipos de interferência do modo de excitação CA de frequência da rede elétrica tradicional. A solução também incorpora características como controle remoto infravermelho e interface de servidor web, otimizando o projeto do medidor de vazão eletromagnético e tornando-o mais intuitivo, fácil de operar e manter. 1. Na seleção do esquema do medidor de vazão eletromagnético, considerando o alto desempenho, o medidor de vazão eletromagnético acumulado, além de atender às necessidades de medição de vazão e funções gerais, como testes de controle de tráfego, também possui comunicação HART, servidor web e outras funcionalidades, atendendo também às necessidades do algoritmo de filtro digital. Portanto, o núcleo deste sistema é o medidor eletromagnético. medidor de vazão O transdutor utiliza uma estrutura ARM + DSP, composta por uma plataforma de computação de alto desempenho. Devido às limitações de comunicação entre a fiação da placa de processador duplo e aos requisitos gerais, optou-se por selecionar dispositivos lógicos programáveis ​​(DLPs) para realizar a comunicação serial-paralela entre ARM e DSP. A estrutura ARM + DSP permite a execução de diversas tarefas paralelas e algoritmos complexos, atendendo aos requisitos de capacidade de processamento do núcleo do medidor de vazão eletromagnético de alta gama. Geralmente, para a comunicação, são selecionados DLPs tradicionais, que apresentam alto consumo de energia, dificuldades de fiação e baixa resistência a interferências. Os DLPs permitem a combinação de funções lógicas e temporais simples, enquanto os DLPs complexos (CPLDs) podem realizar lógica temporal complexa e funções complexas de pulsos. Além disso, o próprio dispositivo possui depuração online e forte resistência a interferências. Portanto, a comunicação entre os dois processadores ARM e DSP é feita por meio de DLPs complexos. 2. Medidor de vazão eletromagnético baseado em esquema de projeto de estrutura de hardware: seleção do esquema de projeto do medidor de vazão eletromagnético e produtos integrados de medidores de vazão eletromagnéticos inteligentes, tanto nacionais quanto internacionais, demonstrando a tendência de desenvolvimento de integração, redes e estrutura de sistemas de hardware. O diagrama de blocos do sistema de hardware do subsistema de hardware do medidor de vazão eletromagnético é composto principalmente por um módulo de CPU dupla, um módulo de dispositivo lógico programável (CPLD), um módulo de entrada de sinal, um módulo de saída de excitação, um módulo de saída de sinal, um módulo de interface HART, um módulo de interface de servidor web, um módulo de exibição, um módulo de interface de depuração, um módulo de alimentação, etc. A função de cada módulo é descrita a seguir: o módulo de processador dual core: composto por um processador ARM, um processador DSP, memória Flash, uma SRAM, uma FRAM e circuitos relacionados, constitui um pequeno sistema, sendo simultaneamente a plataforma de hardware e o sistema de software. O módulo de dispositivos lógicos programáveis ​​(CPLD) utiliza dispositivos lógicos programáveis ​​complexos (CPLD) para realizar a comunicação serial-paralela entre o ARM e o DSP, e gera pulsos de corrente elétrica de saída de 4 a 20 mA, além de pulsos integradores de vazão. O módulo de entrada de sinal fraco do eletrodo amplifica e converte o sinal de saída do sensor, o sinal de referência e o sinal de excitação de feedback em um valor digital, para que o processador de sinal digital (DSP) realize o processamento de filtragem por software. Módulo de saída de excitação: o conversor D/A gera um sinal de excitação com valores de subida baixa, que é então amplificado e enviado ao sensor. O sinal de excitação é controlado pelo DSP. Módulo de saída de sinal: 4 saídas de pulso integradas de corrente de 20 mA controladas pelo programa, simplificando o circuito de saída analógica. Módulo de interface HART: interface ARM UART1 integrada à interface de saída HART, permitindo a interface com o sistema de controle. Módulo de interface do servidor web: composto por um chip de controle Ethernet de 10 Mbps, para permitir a alteração remota de parâmetros do instrumento e outras funções via software online. Módulo de display: microcontrolador 51, receptor de controle remoto infravermelho, tela OLED e botões, facilitando a operação e a visualização do fluxo de informações. Os usuários podem configurar os parâmetros do sistema através das teclas ou do controle remoto infravermelho, e o display OLED exibe o fluxo instantâneo e o fluxo acumulado. Para atender às necessidades de diferentes idiomas, o sistema também exibe a interface em inglês. Módulo de interface de depuração: composto por interfaces JTAG e ISP. Módulo de alimentação: fornece ao sistema uma variedade de níveis de alimentação estável e confiável. 3. O software de projeto da função do medidor de vazão eletromagnético inclui principalmente os seguintes módulos: módulo de amostragem de sinal, módulo de monitoramento, módulo de algoritmo, módulo de interação interpessoal e módulo de comunicação entre o chip e os módulos de filtro digital.

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