[发明专利]基于MSP430的多传感器热式气体流量测量电路

摘要

本发明涉及一种基于MSP430的多传感器热式气体流量测量电路，适用于新型的低功耗热式气体质量流量检测仪表。本发明以组合热膜探头作为气体流量传感器，测量电路主要由四个部分组成，分别是反馈电路、四路传感元件连接而成的电桥传感器、电压转换电路和单片机。本发明通过结合测量管道内流场分布的特点，采用多传感器融合算法，消除了测量中的介质温度和流场分布不规则对测量结果的影响，实现温度的完全补偿，进而提高了测量精度；信号处理电路采用了集成芯片，有效减小了噪声干扰；利用此测量电路可以减小了直管段的长度，具有高精度高量程比的优点。

主权项

基于MSP430的多传感器热式气体流量测量电路，其特征在于：包括反馈电路、由组合热膜探头及精密电阻连接成电桥构成的四路传感器、由片外AD组成的电压转换电路和单片机；反馈电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一限流电阻R11、第二限流电阻R12、第三限流电阻R13、第四限流电阻R14和一片LM324芯片；第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4的集电极均连接+12V电源，第一三极管Q1的基极与第一限流电阻R11的一端相连，发射极与第一电桥A的电源输入端连接，第一限流电阻R11的另一端连接第一放大器U4A的第1脚；第二三极管Q2的基极与第二限流电阻R12的一端连接，发射极与第二电桥B的电源输入端连接，第二限流电阻R12的另一端连接第二放大器U4B的第7脚；第三三极管Q3的基极与第三限流电阻R13的一端相连，发射极与第三电桥C的电源输入端连接，第三限流电阻R13的另一端连接第三放大器U4C的第8脚；第四三极管Q4的基极与第四限流电阻R14的一端相连，发射极与第四电桥D的电源输入端连接，第四限流电阻R14的另一端连接第四放大器U4D的第14脚；第一放大器U4A的第3脚与第一电桥A中第一速度探头电阻Rh1的一端、第一精密电阻R1的一端、电压转换电路中第一AD芯片U1的第6脚相连，第2脚与第一电桥A中第一测温电阻Rt1的一端、第二精密电阻R2的一端连接；第二放大器U4B的第5脚与第二电桥B中第二速度探头电阻Rh2的一端、第三精密电阻R3的一端、电压转换电路中第一AD芯片U1的第7脚相连，第6脚与第二电桥B中第二测温电阻Rt2的一端、第四精密电阻R4的一端相连；第三放大器U4C的第10脚与第三电桥C中第三速度探头电阻Rh3的一端、第五精密电阻R5的一端、电压转换电路中第二AD芯片U2的第6脚相连，第9脚与第三电桥C中第三测温电阻Rt3的一端、第六精密电阻R6的一端相连；第四放大器U4D的第12脚与第四电桥D中第四速度探头电阻Rh4的一端、第七精密电阻R7的一端、电压转换电路中第二AD芯片U2的第7脚相连，第13脚与第四电桥D中第四测温电阻Rt4的一端、第八精密电阻R8的一端相连，所述的第一放大器U4A、第二放大器U4B、第三放大器U4C和第四放大器U4D集成在LM324芯片中；电桥A中第一测温电阻Rt1的另一端、第一速度探头电阻Rh1的另一端作为第一电桥A的电源输入端，第二测温电阻Rt2的另一端、第二速度探头电阻Rh2的另一端作为第二电桥B的电源输入端，第三测温电阻Rt3的另一端、第三速度探头电阻Rh3的另一端作为第三电桥C的电源输入端，第四测温电阻Rt4的另一端、第四速度探头电阻Rh4的另一端作为第四电桥D的电源输入端；第一精密电阻R1的另一端与第二精密电阻R2的另一端连接并接地，第三精密电阻R3的另一端与第四精密电阻R4的另一端连接并接地，第五精密电阻R5的另一端与第六精密电阻R6的另一端连接并接地，第七精密电阻R7的另一端与第八精密电阻8的另一端连接并接地；电压转换电路中第一AD芯片U1和第二AD芯片U2均采用AD7705芯片，第一AD芯片U1的第8脚接地，第一AD芯片U1的第11脚接地，第一AD芯片U1的第9脚接入2.5V的基准电压，第一AD芯片U1的第10脚接地，第一AD芯片U1的第2脚与第一晶振Y1的一端、第一电容C12的一端相连，第一电容C12的另一端与第二电容C13的一端连接并接地，第一AD芯片U1的第3脚接第一晶振Y1的另一端和第二电容C13的另一端相连；第一AD芯片U1的第4脚与单片机的P2.4脚相连；第一AD芯片U1的第5脚接第三电容C2的一端、第一电阻R9的一端，第一电阻R9的另一端连接VDD，第三电容C2的另一端与地相连，第一AD芯片U1的第1脚与单片机的P1.3脚相连；第一AD芯片U1的第14脚与单片机的P1.2脚相连；第一AD芯片U1的第13脚与单片机的P1.1脚相连；第一AD芯片U1的第12脚与单片机的P1.0脚相连；第一AD芯片U1的第15脚分别与第四电容C1的一端、第九电容CD1的一端连接并连接VDD，第四电容C1的另一端与第九电容CD1的另一端、第16脚相连并接地；第二AD芯片U2的第8脚接地，第二AD芯片U2的第11脚接地，第二AD芯片U2的第9脚接入2.5V的基准电压，第二AD芯片U2的第10脚接地, 第二AD芯片U2的第2脚与第二晶振Y2的一端和第五电容C14的一端相连，第五电容C14的另一端和第六电容C15的一端连接并接地连接，第二AD芯片U2的第3脚接第二晶振Y2的另一端和第六电容C15的另一端；第二AD芯片U2的第4脚与单片机的P2.5脚相连；第二AD芯片U2的第5脚接第七电容C4的一端、第二电阻R10的一端，第二电阻R10的另一端连接VDD，第七电容C4的另一端接地连接，第二AD芯片U2的第1脚与单片机的P2.0脚相连；第二AD芯片U2的第14脚与单片机的P2.1脚相连；第二AD芯片U2的第13脚与单片机的P2.2脚相连；第二AD芯片U2的第12脚与单片机的P2.3脚相连；第二AD芯片U2的第15脚分别与第八电容C3的一端、第十电容CD2的一端连接并接VDD，第八电容C3的另一端与第十电容CD2的另一端、第16脚连接并接地；单片机采用MSP430F419芯片，单片机的第8脚分别与第三晶振Y3的一端、第九电容C5的一端连接，第九电容C5的另一端分别与第十电容C6的一端相连并接地；单片机的第9脚与第三晶振Y3的另一端、第十电容C6的另一端相连接，单片机的第1脚和第52脚、第十一电容CD3的负极、第十二电容C7的一端连接3V电源，单片机的第79脚和第53脚与第十一电容CD3的正极、第十二电容C7的另一端连接并接地；单片机的第80脚分别与第十三电容CD4的负极、第十四电容C8的一端连接至3V电源，单片机的第78脚分别和第十三电容CD4的正极、第十四电容C8的另一端连接并接地。