IC卡电子压力表的设计

1.引言

IC卡电子压力表是以IC卡为存储介质的便携式测量仪表，是专为油田采油生产井压力数据的测量和管理而设计的。使用时将传感器固定在井上的压力传导接头上，在压力表中插入IC卡并按下测量开关，压力测量数据自动存储在IC卡上。管理员定期回收IC卡，通过安装在计算机上的读卡器回放卡内数据，完成数据的分析和处理。

2.硬件电路设计

图1为1C卡电子压力表硬件电路原理图。

压力传感器测量管线内的压力，传感器的输出信号经过接口电路调理后，由机械表头显示当表中插入IC卡时，开关S2闭合，按下测量开关S1，放大器的输出信号经A/D变换后，读入单片机并写入IC卡内测量完成后，取下传感器，压力表的电源自动断开。

调理电路的输出电压(即A/D变换器的输入电压)为：

"=5VX(RJ(RU+RU))+U0X(49.4kO/o+l)'

其中传感器的输出电压为：一5?+15mV，则A/D变换器的输入电压范围为:0?+3.8V。

图1中表A是为了在1C存储失败时确保野外测试数据的完整性同时，考虑到传导接头受外部环境的侵蚀可能会引起接触不良，表头与选择存储开关的共同使用，可以确保存储数据的真实性机械表头的选择更是考虑到阳光下的显示效果。图中电位计PR1为表头的调零电位器。

图1中S3是时间设置开关。当压力表需要校准时间时，接通S3，插入记录当前时间的1C卡，单片机自动读入当前时间，并对串行时钟芯片DS1302的进行时间设置。

报警电路主要完成对重复测量、使用非初始化1C卡、电池电压过低以及测量记录完毕的提示和报警。

单片机PIC16C56采用上电复位，RB1口为电池电压检测端。

系统由两节5号电池供电，由MAX756DC/DC变换器提供1C卡工作电源，该芯片转换效率高、自带低压报警端和输出短路保护功能。

3.软件设计

3.1数据采集

IC卡电子压力表数据采集程序流程如图2所示。

单片机上电后，程序检测电池电压，如电压过低，系统发出短促的一声报警，提示更换电池，程序结束，如电压正常，系统等待进入测量状态。

程序检测到有卡插入并且测量开关接通，单片机读取并核对密码，如密码核对失败，系统鸣叫3声，程序结束，如果密码核对成功，程序检测是否进行时钟设置。

.如果RB2为高电平，系统进行时钟设置，PBR2为低电平，系统将检查最后两次测量时间，若当天存储数据已为3组，系统鸣叫两声，程序结束，否则，存储当前时间和测量数据，并鸣叫一声提示测量存储完毕。

3.2初始化和数据回收软件

初始化和数据回收软件主要具有3个功能：

(1)读IC卡数据:选取该功能后，计算机提示输入磁盘文件名，确认后计算机读取IC卡数据,以二进制格式存入指定的文件中。

共读取1200字节’200组数据，在读数据过程中，如发生错误，计算机会给出相应提示。

(2)初始化IC卡,主要完成密码的设置。

时间设置:选择此功能，计算机将当前日期、时间写入1C卡，日期时间存在固定区域，与数据区不冲突。

4.测量电路设计精度与实验结果

压力表的工作温度范围是：一35?50C,温度是影响压力表测量精度的主要因素，下面是压力测量电路的精度计算：

温度增益导致的误差:AD620的温度增益系数—50ppm/'C，电阻温度系数15ppm/C，则最大误差为0.IllmV失调电压导致的误差：AD620输入失调温度系数的最大值0.6MV/€，输出失调温度系数的最大值7yV/C，放大倍数为190，折合到输出端的总误差为10.285mV基准误差:基准电压由REF195提供，REH95的温度系数为5ppmAC，分压电阻的温度跟踪系数为10ppm/X：，误差为12.210mV量化误差为0.122mV。

按最坏情况考虑，压力测量电路的总误差为22.728mV,压力测量电路的精度约为0.59%。压力传感器的选择和产品的最终标定都是由用户完成的，压力表（不含传感器）的实际测量精度为0.58%，满足用户提出的0.7%的测量要求。

5.结语

IC卡电子压力表是针对油田的特殊应用环境而设计的，产品的样机已通过了油田用户的验收。