Измеритель давления

Измеритель давления испарительной ёмкости ректификационной колонны

Рассматриваемый здесь измеритель давления предназначен для контроля давления в испарительной ёмкости при ректификации спирта, хотя область применения может быть совершенно другой. В этой статье рассматривается подключение датчика давления фирмы Motorola MPX5010 на практическом примере. Датчик рассчитан на измерение относительного давления (относительно земной атмосферы) от 0 до 10 кПа, что примерно соответствует 75 мм ртутного столба. Имеет погрешность 5% в диапазоне температур от 0 до +85 оС. Питается от 5 вольт. Выход аналоговый. Зависимость выходного напряжения от давления смотрите на следующем графике:

Датчик выполнен в разных корпусах (см. рис. ниже)
Двухпортовый (MPX5010D) вариант может к тому же измерять разницу давлений, при этом разница должна быть положительна, т.е. на порте Р1 давление должно быть больше, чем на Р2.

Для более детального ознакомления нажмите здесь, чтобы открыть оригинальный файл mpx5010.pdf в другом окне.

Единица	бар	мбар	КПа	psi (фунт/ дюйм²)	фут вод. ст.	дюйм вод. ст.	мм рт. ст.	дюйм рт. ст.	кг/ см²	атм
Соотношение единиц измерения давления
1 бар	-	1000	100	14,5038	33,4553	401,463	750,064	29,53	1,01972	0,98692
1 мбар	0,001	-	0,1	0,0145	0,03346	0,40146	0,75006	0,02953	0,00102	0,00099
1 КПа	0,01	10	-	0,14504	0,33455	4,01463	7,50064	0,2953	0,0102	0,00987
1 psi	0,06895	68,9476	6,89476	-	2,30666	27,6799	51,7151	2,03602	0,07031	0,06805
1 фут вод.ст.	0,02989	29,8907	2,98907	0,43353	-	12	22,4199	0,88267	0,03048	0,0295
1 дюйм вод.ст	0,00249	2,49089	0,24909	0,03613	0,08333	-	1,86833	0,07356	0,00254	0,00246
1 мм рт.ст.	0,00133	1,33322	0,13332	0,01934	0,0466	0,53524	-	0,03937	0,00136	0,00132
1 дюйм рт.ст.	0,03386	33,8639	3,38639	0,49115	1,13293	13,5951	25,4	-	0,03453	0,03342
1 кг/см²	0,98067	980,665	98,0665	14,2233	32,8084	393,701	735,561	28,959	-	0,96784
1 атм	1,01325	1013,25	101,325	14,696	33,8985	406,782	760	29,9213	1,03323	-

Устройство собрано на основе микроконтроллера AT89C2051. Для преобразования напряжения аналогового выхода в цифровой код используется АЦП MCP3201 (см. схему ниже). Сразу замечу, если кому-то трудно найти супервизор питания DS1833, можно его заменить на электролит (см. рис.)

"Прошивку" микроконтроллера можно взять здесь.
PDF файл на микросхему MCP3201 можно открыть в новом окне.

Процессор считывает из АЦП код и высвечивает его значение на 2-х разрядном индикаторе. При давлении 75 мм. ртутного столба на выводе 2 G2 должно быть около 3-х вольт. Как настраивать устройство будет рассказано ниже. Предварительно можно выкрутить R8 в такое положение, при котором между земляным выводом и ползунком будет 35 кОм. Выходной код с АЦП рассчитывается по следующей формуле:

При 3,05 вольтах на входе IN+ выходной код в двоичном представлении будет равен 100111000010. Мы же берём из него старшие 7 битов, т.е. 1001110. В десятичном представлении это число 78. В программе после извлечения кода из него вычитается 3, чтобы скомпенсировать постоянную составляющую на выходе датчика давления (около 0,15 вольт на IN+). В результате получается число 75, которое соответствует давлению в миллиметрах ртутного столба.

Программа считывания кода
из АЦП (ассемблер):

csADC .reg P3.4
clkADC .reg P3.5
doutADC .reg P3.7

MCP3201:
               clr     csADC
               clr     A
               clr     clkADC

               mov     R1,#2
     $x2:    setb    clkADC
               clr        clkADC
               djnz    R1,$x2

               mov     R1,#7
     $x0:    setb    clkADC
               clr        clkADC
               mov     C,doutADC
               rlc        A
               djnz    R1,$x0

               setb    clkADC
               setb    csADC
               ret

Измеритель давления сделан в виде небольшого блока

Для настройки необходимо найти эталонный измеритель давления, например, тонометр (прибор для измерения артериального давления), тройник и гибкие трубки для подключения эталонного измерителя к системе. Тройник с гибкими трубками можно приобрести в авто-магазине.

Теперь нужно присоединить одну трубку к датчику MPX5010, а в другую трубку при помощи собственных лёгких нагнетать давление. Пережать трубку и стравить давление до нужного значения. Подкрутить R8 так, чтобы показания приборов совпадали. На этом настройка закончена.

Ещё о замене ключей IRLML6402. Их можно заменить на биполярные транзисторы p-n-p проводимости, например, КТ3107 с сопротивлением в базе 4,7 кОм, эмиттерами к +5v, коллекторами к анодам индикатора.

перейти на главную страницу задать вопрос автору статьи