CN105651347A

CN105651347A - 一种智能电磁流量计系统

Info

Publication number: CN105651347A
Application number: CN201410634414.XA
Authority: CN
Inventors: 申久祝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-06-08

Abstract

一种智能电磁流量计系统。本发明提高了测量的精度；还提高了仪表的可靠性和测量准确度。本发明包括MCU处理器、AD转换电路、键盘输入模块、LCD显示电路；其结构要点是：所述MCU处理器的一个输出端连LCD显示电路，所述MCU处理器的另一个输出端连接励磁电路模块的输入端；所述MCU处理器的一个输入端连接键盘输入模块，所述MCU处理器的另一个输入端连接AD转换电路；所述AD转换电路的输入端连接信号调理电路的输出端，所述信号调理电路的输入端连接电磁传感器的输出端；所述信号调理电路由预放大模块、仪用放大器和带通滤波模块组成；所述电磁传感器的输入端连接励磁电路模块的输出端；所述MCU处理器外部连接还设置通讯接口模块。

Description

一种智能电磁流量计系统

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，具体地涉及一种智能电磁流量计系统。

背景技术

电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的基于法拉第电磁感应定理的用来测量导电性液体体积流量的仪表。它无可动部件，无阻碍被介质流动的节流部件，对被测流体的流动不产生附加压力损失，而仅有这管段的沿程阻力；测量有导电性的介质的流量，而不受其温度、勃度、密度、压力等物理参数的影响；无机械惯性，反映灵敏，可测瞬时脉动流量；直线性好，测量准确度高，测量范围宽，耐腐蚀性能强等等。因此在众多的流量仪表中，电磁流量计成为发展最快的流量仪表之一。

电磁流量计励磁方式的选择直接影响传感器内部励磁线圈所产生的磁场情况，进一步影响传感器输出的感应电动势信号和仪表的测量准确度。现有的几种励磁方式,矩形波上升沿和下降沿会造成磁场的突变，这将对感应电动势产生较大的微分干扰，从而使流量计的测量精度降低。

发明内容

本发明针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种智能电磁流量计系统；本发明采用三值低频矩形波励磁方式，减弱了微分干扰，提高了测量的精度；并采用软件容错技术,大大提高了仪表的可靠性和测量准确度。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种智能电磁流量计系统，包括MCU处理器、AD转换电路、键盘输入模块、LCD显示电路；其结构要点是：所述MCU处理器的一个输出端连LCD显示电路，所述MCU处理器的另一个输出端连接励磁电路模块的输入端；所述MCU处理器的一个输入端连接键盘输入模块，所述MCU处理器的另一个输入端连接AD转换电路；所述AD转换电路的输入端连接信号调理电路的输出端，所述信号调理电路的输入端连接电磁传感器的输出端；所述信号调理电路由预放大模块、仪用放大器和带通滤波模块组成；所述电磁传感器的输入端连接励磁电路模块的输出端；所述MCU处理器外部连接还设置通讯接口模块。

作为本发明的一种优选方案，所述MCU处理器采用Intel80C196KC单片机；所述AD转换电路采用12位低功耗模/数采样转换器ADS7806u；所述通讯接口模块采用RS232。

作为本发明的另一种优选方案，所述仪用放大器采用AD620；所述励磁电路模块采用16位的D/A转换芯片DAC7731，通过电平转换芯片SN74AHC245与单片机相连。

本发明的有益效果是。

1、本发明提供了一种集电磁传感器、信号调理电路、AD转换电路、励磁电路模块于一体的智能电磁流量计；在设计中采用先进的Intel80C196KC单片机,实现在线多种信号采集和数据处理。本发明采用三值低频矩形波励磁方式，减弱了微分干扰，提高了测量的精度；并采用软件容错技术,大大提高了仪表的可靠性和测量准确度。

2、本发明中采用三至梯形波励磁方式，这种励磁方式使励磁电流按照正-零-负-零-正的规律变化；其最大特点是能够在零态时自动校正零点，具有零点稳定的特性。此外，本发明还利用微处理器的逻辑判断功能和运算功能解决尖峰干扰电势的影响，有效地降低了对感应电动势产生的微分干扰，有利于仪表零点稳定性和测量准确度的提高。本发明流量计集成化程度高、功能强、操作方便、性能可靠；可测正反两个方向流量,也可测瞬时流量；抗电磁干扰和温度性能好,适合于现场测量和显示。

附图说明

图1是本发明一种智能电磁流量计系统的结构框图。

图2是本发明一种智能电磁流量计系统的主程序流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种智能电磁流量计系统的结构框图。图中，包括MCU处理器、AD转换电路、键盘输入模块、LCD显示电路；其结构要点是：所述MCU处理器的一个输出端连LCD显示电路，所述MCU处理器的另一个输出端连接励磁电路模块的输入端；所述MCU处理器的一个输入端连接键盘输入模块，所述MCU处理器的另一个输入端连接AD转换电路；所述AD转换电路的输入端连接信号调理电路的输出端，所述信号调理电路的输入端连接电磁传感器的输出端；所述信号调理电路由预放大模块、仪用放大器和带通滤波模块组成；所述电磁传感器的输入端连接励磁电路模块的输出端；所述MCU处理器外部连接还设置通讯接口模块。

本发明一种智能电磁流量计系统的工作信号原理：由MCU处理器控制的三值低频励磁电流输出经过励磁电路模块的处理到电磁传感器的励磁线圈中,同时电磁传感器输出的微小电势信号经前置放大后通过A/D模数转换电路送入到单片机。单片微机对这些信号进行数据采集,分析处理送至液晶显示屏进行瞬时流量和累积流量的显示,同时通过V/I转换电路输出4～20mA标准信号,也可同时通过RS-232通讯接口与其它用户设备进行数据通讯。

所述励磁电路模块采用16位的D/A转换芯片DAC7731，通过电平转换芯片SN74AHC245与单片机相连。所述信号调理电路由预放大模块、仪用放大器和带通滤波模块组成；信号经过仪用放大器AD620进行差分放大，通过调节电阻的大小可以容易实现0-1000倍的放大；再经过后面的带通滤波模块，完成了信号的带通滤波及放大，电路形式比较简单。

本发明采用Intel80C196KC单片机作为电磁流量计的MCU处理器，其中还包括AD转换模块、LCD显示电路、键盘输入模块、通讯接口模块和复位电路等；单片机选用12MHz的晶振作为基础时钟。A/D转换采用12位低功耗模/数采样转换器ADS7806u，它采用并行输出方式，读取数据和转换的时间快，功耗较低，信噪比高，且有多种输出标准可选。

本发明系统软件由主程序、数据采集、键盘控制、LCD显示、流量计算和网络通信等几个部分组成。如图2所示，为本发明一种智能电磁流量计系统的主程序流程图。图中，以模块化为连接结构，包括液晶显示初始化、流量计算、显示子程序、AD转换子程序、按键子程序等模块。本发明各个模块的运行主要靠中断来实现；为了提高精度，稳定性和可靠性，在整个软件设计中还采用了(1)数字滤波技术：是指程序对同一中断周期内的多个采样值进行一阶滞后数字滤波。(2)多段非线性补偿技术：是指将整个流量量程分为几段，在不同流量段采用不同的流量系数对流量进行计算。(3)软件容错技术：是指采用一些特定的编码,对存放的数据进行检测,来判别正误；对于错的数据，从逻辑上自动进行纠正。

Claims

1.一种智能电磁流量计系统，包括MCU处理器、AD转换电路、键盘输入模块、LCD显示电路；其特征在于：所述MCU处理器的一个输出端连LCD显示电路，所述MCU处理器的另一个输出端连接励磁电路模块的输入端；所述MCU处理器的一个输入端连接键盘输入模块，所述MCU处理器的另一个输入端连接AD转换电路；所述AD转换电路的输入端连接信号调理电路的输出端，所述信号调理电路的输入端连接电磁传感器的输出端；所述信号调理电路由预放大模块、仪用放大器和带通滤波模块组成；所述电磁传感器的输入端连接励磁电路模块的输出端；所述MCU处理器外部连接还设置通讯接口模块。

2.根据权利要求1所述的一种智能电磁流量计系统，其特征在于：所述MCU处理器采用Intel80C196KC单片机；所述AD转换电路采用12位低功耗模/数采样转换器ADS7806u；所述通讯接口模块采用RS232。

3.根据权利要求1所述的一种智能电磁流量计系统，其特征在于：所述仪用放大器采用AD620；所述励磁电路模块采用16位的D/A转换芯片DAC7731，通过电平转换芯片SN74AHC245与单片机相连。