基于多處理器技術的渦街流量計

0 引言
渦街流量計因其介質適應性強、無可動部件、結構簡單等優點，在許多行業得到了廣泛應用。傳統渦街流量計采用模擬信號處理方法，抗干擾能力差，且一般采用4～20mA的模擬量輸出，因此不能滿足當今現場總線技術的發展和分布式控制系統實時性、穩定性、可靠性的要求。
針對渦街流量計在低流速測量和信號輸出方面存在的問題，開發了基于多處理器技術的帶PROFIBUS-DP接口的渦街流量計。

1 系統總體設計
系統的總體設計從抗干擾、低功耗和帶總線接口三個角度出發，主要分為四大部分：模擬信號預處理電路、控制及傳輸電路、數字信號處理電路和PROFIBUS-DP接口電路。系統基本結構如圖1所示。基于單片機和DSP相結合的雙核技術，可以充分發揮 MSP430強大的控制功能和DSP強大的數據處理能力，來解決渦街流量計的抗干擾問題，提高系統的實時性和可靠性。選用同類產品中超低功耗型號的DSP 和單片機，低功耗的系統外圍芯片；充分利用MSP430單片機的高集成度和DSP的HPI接口的強大功能，省去需要外接的12位A／D和用于存放DSP程序的Flash ROM，降低系統的功耗。SPC3集成了PROFIBUS-DP物理層和數據鏈路層的完整協議，為渦街流量計的總線接口提供了廉價的配置方案。整個系統實現簡單、方便，既節約了成本，又縮小了體積。

2 系統硬件設計
2．1 模擬信號預處理電路
模擬信號預處理電路包括電荷放大器、差動放大器和抗混迭濾波器。模擬信號預處理電路通過以運算放大器為主體的模擬電路對采集到的電荷信號進行三方面的處理：通過輸入級的電荷放大器將渦街傳感器壓電檢測元件輸出的交變電荷信號轉換為電壓信號；通過差動放大器和其它級電路的放大功能實現交變信號的幅值放大；通過抗混迭濾波器實現信號ADC(模數轉換)之前的抗混迭濾波。