CN112033486A - 温度自适应天然气检测装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度自适应天然气检测装置及其控制方法，包括壳体，壳体内设有计量机芯，壳体外壁设有齿轮调速机构，齿轮调速机构连接计量机芯，还包括温度调整计量装置，温度调整计量装置包括计算显示装置，旋转编码器和第一温度传感器，齿轮调速机构连接旋转编码器，旋转编码器记录天然气的体积用量V1，第一温度传感器检测壳体内天然气实际温度T1，计算显示装置包括微处理器和数码显示器；旋转编码器和第一温度传感器连接微处理器，微处理器获取体积用量V1和天然气实际温度T1，换算成标准天然气温度T0的体积用量V2，通过数码显示器显示总体积消耗量。本发明能够根据天然气的实际供气温度调整计量数据，使天然气表的检测数据更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及天然气计量技术领域，特别是涉及一种温度自适应天然气检测装置及其控制方法。
背景技术
现有家庭管道天然气的额定压力一般为2000PA，由于燃气公司计算家用天然气价格是以体积用量进行计算的，但是天然气的实际用气量跟温度有很大的关系，供气温度越高，实际用气量越少，对客户不利；供气温度越低，实际用气量越多。
特别是在一些北方地区，比如我国的东北或西伯利亚，冬天往往零下30-40度，夏天温度往往能升到30度以上，如果以额定压力和体积消耗量来计算天然气的消耗量，与实际用气量的差别是很大的。
现有的天然气表通常包括壳体，所述壳体内设置有计量机芯，所述计量机芯又设置有薄膜驱动机构、叶轮、传动机构。所述壳体的外壁设置有透明的计量视窗；所述计量视窗内设置有齿轮调速机构，机械式计数器。
现有技术的缺陷是：由于燃气公司计算家用天然气价格是以体积用量进行计算的，受温度因素影响较大，造成居民的体积用气量与实际用气量存在较大的差异，使天然气的用气量计费不够精准。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种温度自适应天然气检测装置及其控制方法，能够根据天然气的实际供气温度调整计量数据，使天然气表的检测数据更加准确。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种温度自适应天然气检测装置，包括壳体，所述壳体内设置有计量机芯，所述壳体的外壁设置有透明的计量视窗；所述计量视窗内设置有齿轮调速机构，齿轮调速机构的输入轴连接计量机芯，其关键在于，还包括温度调整计量装置，所述温度调整计量装置包括计算显示装置，旋转编码器以及第一温度传感器，所述齿轮调速机构的输出轴连接所述旋转编码器，旋转编码器用于测量齿轮调速机构输出轴的转动圈数发送给微处理器，微处理器将其转换成天然气的体积用量V1，第一温度传感器设置于壳体上用于检测壳体内的天然气实际温度T1，所述计算显示装置包括微处理器和数码显示器；旋转编码器和第一温度传感器连接微处理器，微处理器获取体积用量V1和天然气实际温度T1，将其换算成标准天然气温度T0的体积用量V2，微处理器计算总体积消耗量并通过数码显示器显示总体积消耗量。
该总体积消耗量等于原有的天然气体积消耗量加上体积用量V2，同时微处理器存储该总体积消耗量，便于下一次累计计算天然气的总体积消耗量。
上述结构设置的效果为：旋转编码器将转动圈数发送给微处理器，微处理器内预存有齿轮调速机构的输出轴转动一圈所通过的天然气体积量，乘以齿轮调速机构的输出轴的转动圈数即得体积用量V1；微处理器通过旋转编码器连接齿轮调速机构获取天然气的体积用量V1，通过第一温度传感器获取天然气实际温度T1，比如-30度，然后换算成标准天然气温度T0，比如20度的体积用量V2，通过数码显示器显示总体积消耗量。这样，天然气表能够根据天然气的实际温度调整计量数据，使天然气表的检测数据更加准确。
所述壳体的外壁设置有透明的计量视窗；方便读取显示器上的读数。
所述壳体拉伸有凹槽，所述凹槽朝向壳体的内腔，所述第一温度传感器固定设置于凹槽的底部，所述凹槽内填充有绝热材料。
现有技术中的第一温度传感器多设置于壳体内，通过引线从上述壳体的开孔内引出，连接微处理器，上述结构需要在壳体上开孔并采用密封圈，天长日久，容易造成天然气泄漏，并且第一温度传感器设置在壳体内，如果第一温度传感器发生短路，容易产生火花，影响安全。如果直接设置在壳体的外壁又容易受到外界环境温度的干扰。
通过上述的结构设置，第一温度传感器设置于凹槽的底部，深入壳体的内腔，便于检测天然气的实际温度，采用绝热材料与外界环境相隔离，避免外界环境温度干扰第一温度传感器的检测数据。也不需要在壳体上开孔，减少天然气泄漏，也更加安全。
所述壳体设置有进气嘴和出气嘴，计量机芯连接所述进气嘴，所述出气嘴设置有电磁阀；所述壳体外壁设置有第二温度传感器，第二温度传感器用于检测外界环境的温度，第二温度传感器和电磁阀连接微处理器；微处理器根据第二温度传感器的信号控制电磁阀开关，微处理器还连接有蜂鸣器，微处理器控制蜂鸣器发出报警信号，微处理器连接有复位按钮。
计量机芯设置有进气口，通过进气口连接所述进气嘴，通过上述结构设置，第二温度传感器用于检测外界环境的温度，微处理器判断环境温度大于T3时，比如65度或70度，控制电磁阀关闭，微处理器还连接有蜂鸣器，微处理器控制蜂鸣器发出报警信号。
上述结构设置的效果为，当厨房失火时，火势曼延到第二温度传感器，使第二温度传感器检测温度大于T3时，控制电磁阀关闭。
按下复位按钮，电磁阀复位打开。
所述电磁阀包括阀体、电磁铁，阀体与出气嘴的进口固连，所述阀体设置有进气孔，所述进气孔连通壳体的内腔，所述出气孔连通出气嘴的进口；
所述阀体内设置有阀芯，阀芯连接有阀杆，阀杆的一端连接所述阀杆，阀杆的另一端穿出阀体后连接有衔铁；所述衔铁由硅钢制成；
所述阀杆上套有回复弹簧，回复弹簧的一端与阀体的外壁连接，回复弹簧的另一端与衔铁相连接；
所述壳体外设置电磁铁，电磁铁与衔铁相对应控制所述衔铁，通过阀芯控制电磁阀的通断气，所述电磁铁设置于计量视窗内，所述电磁铁连接微处理器。
通过上述的结构设置，通过微处理器控制电磁铁通电，电磁铁即可吸引衔铁，即可通过阀芯控制电磁阀的断气，不需要在壳体的表面开孔。
按下复位按钮，微处理器控制电磁铁断电时，电磁铁即释放衔铁，衔铁在回复弹簧的拉动下复位，即可通过阀芯控制电磁阀通气。
所述电磁阀包括阀体、电磁铁，阀体与出气嘴的进口固连，所述阀体设置有进气孔，所述进气孔连通壳体的内腔，所述出气孔连通出气嘴的进口；
所述阀体内设置有阀芯，阀芯连接有阀杆，阀杆的一端连接所述阀杆，阀杆的另一端穿出阀体后连接有衔铁；所述衔铁由磁铁制成；
所述壳体外设置电磁铁，电磁铁与衔铁相对应控制所述衔铁，通过阀芯控制电磁阀的通断气，所述电磁铁设置于计量视窗内，所述电磁铁连接微处理器；
微处理器给电磁铁施加正反向电压拉拢和推开衔铁，控制阀芯动作。
通过上述的结构设置，通过微处理器控制电磁铁通断电，即可通过阀芯控制电磁阀的通断气，不需要在壳体的表面开孔。
所述衔铁由磁铁制成，微处理器给电磁铁施加正反向电压拉拢和推开衔铁，控制阀芯动作。
所述衔铁由磁铁制成，比如衔铁正对电磁铁的一端为“N”极，微处理器给电磁铁施加正向电压，使电磁铁正对衔铁的一端为“S”极，即可吸引衔铁，控制电磁阀关闭。
反之，按下复位按钮，微处理器给电磁铁施加反向电压，使电磁铁正对衔铁的一端为“N”极，即可推开衔铁，控制电磁阀打开。
上述结构，通过微处理器给电磁铁施加正反向电压拉拢和推开衔铁，电磁铁只需要短暂通电即可，节能效果较好。
一种温度自适应天然气检测装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤A：微处理器通过旋转编码器获取测量齿轮调速机构输出轴的转动圈数；
步骤B：微处理器将齿轮调速机构输出轴的转动圈数转换成天然气的体积用量V1；
步骤C：微处理器获取第一温度传感器检测的天然气实际温度T1；
步骤D：所述微处理器采用如下公式(1)计算体积用量V2；
步骤E：微处理器计算总体积消耗量并通过数码显示器显示总体积消耗量。
忽略压力波动对天然气体积的影响，采用上述公式(1)可计算体积用量V2，使天然气表的计量更加精准。
显著效果:本发明提供了一种温度自适应天然气检测装置及其控制方法，能够根据天然气的实际供气温度调整计量数据，使天然气表的检测数据更加准确。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为壳体的局部剖视图；
图3为第一温度传感器的安装结构图；
图4为电磁阀的第一种结构图；
图5为电磁阀的第二种结构图；
图6为微处理器的电路模块图；
图7为微处理器的电路结构图；
图8为本发明的方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-图8所示，一种温度自适应天然气检测装置，包括壳体1，所述壳体1内设置有计量机芯2，所述壳体1的外壁设置有透明的计量视窗3；所述计量视窗3内设置有齿轮调速机构4，齿轮调速机构4的输入轴连接计量机芯2，这一部分与现有天然气表相同，还包括温度调整计量装置5，所述温度调整计量装置5包括计算显示装置51，旋转编码器52以及第一温度传感器53，所述齿轮调速机构4的输出轴连接所述旋转编码器52，旋转编码器52用于测量齿轮调速机构4输出轴的转动圈数发送给微处理器511，微处理器511将其转换成天然气的体积用量V1，第一温度传感器53设置于壳体1上用于检测壳体1内的天然气实际温度T1，所述计算显示装置51包括微处理器511和数码显示器512；旋转编码器52和第一温度传感器53连接微处理器511，微处理器511获取体积用量V1和天然气实际温度T1，将其换算成标准天然气温度T0的体积用量V2，微处理器511计算总体积消耗量并通过数码显示器512显示总体积消耗量。
计算显示装置51和旋转编码器52均安装于计量视窗3内。
上述结构设置的效果为：微处理器511通过旋转编码器52连接齿轮调速机构4获取天然气的体积用量V1，通过第一温度传感器53获取天然气实际温度T1，比如-30度，然后换算成标准天然气温度T0，比如20度的体积用量V2，通过数码显示器512显示总体积消耗量。这样，天然气表能够根据天然气的实际温度调整计量数据，使天然气表的检测数据更加准确。
如图1所示，所述壳体1的外壁设置有透明的计量视窗3；方便读取显示器512上的读数。微处理器511设置有电源513。
优选的，所述壳体1的外壁还设置有可以打开的防尘盖，所述防尘盖罩住计量视窗3，可以减小计量视窗3表面的油污，影响抄表员读数。
如图2所示，所述壳体1内设置有计量机芯2，所述计量机芯2又设置有薄膜驱动机构21、叶轮22、传动机构23。薄膜驱动机构21驱动叶轮22转动，叶轮22转动驱动传动机构23转动，传动机构23带动壳体1外的齿轮调速机构4转动。
所述壳体1拉伸有凹槽13，所述凹槽13朝向壳体1的内腔，所述第一温度传感器53固定设置于凹槽13的底部，所述凹槽13内填充有绝热材料531。
第一温度传感器53的输出引线穿出凹槽13连接所述微处理器511。
现有技术中的第一温度传感器53多设置于壳体1内，通过引线从上述壳体1的开孔内引出，连接微处理器511，上述结构需要在壳体1上开孔并采用密封圈，天长日久，容易造成天然气泄漏，并且第一温度传感器53设置在壳体1内，如果第一温度传感器53发生短路，容易产生火花，影响安全。如果直接设置在壳体1的外壁又容易受到外界环境温度的干扰。
通过上述的结构设置，第一温度传感器53设置于凹槽13的底部，深入壳体1的内腔，便于检测天然气的实际温度，采用绝热材料531与外界环境相隔离，避免外界环境温度干扰第一温度传感器53的检测数据。也不需要在壳体1上开孔，减少天然气泄漏，也更加安全。
所述壳体1设置有进气嘴11和出气嘴12，计量机芯2连接所述进气嘴11，所述出气嘴12设置有电磁阀121；所述壳体1外壁设置有第二温度传感器54，第二温度传感器54用于检测外界环境的温度，第二温度传感器54和电磁阀121连接微处理器511；微处理器511根据第二温度传感器54的信号控制电磁阀121开关，微处理器还连接有蜂鸣器，微处理器控制蜂鸣器发出报警信号，微处理器511连接有复位按钮。
计量机芯2设置有进气口，通过进气口连接所述进气嘴11，通过上述结构设置，第二温度传感器54用于检测外界环境的温度，微处理器判断环境温度大于T3时，比如65度或70度，控制电磁阀121关闭，微处理器还连接有蜂鸣器，微处理器控制蜂鸣器发出报警信号。
上述结构设置的效果为，当厨房失火时，火势曼延到第二温度传感器54，使第二温度传感器54检测温度大于T3时，控制电磁阀121关闭。
按下复位按钮，电磁阀121复位打开。
所述电磁阀121包括阀体1211、电磁铁1216，阀体1211与出气嘴12的进口固连，所述阀体1211设置有进气孔，所述进气孔连通壳体1的内腔，所述出气孔连通出气嘴12的进口；
如图5所示，所述阀体1211内设置有阀芯1212，阀芯1212连接有阀杆1213，阀杆1213的一端连接所述阀杆1213，阀杆1213的另一端穿出阀体1211后连接有衔铁1215；所述衔铁1215由硅钢制成；
所述阀杆1213上套有回复弹簧1214，回复弹簧1214的一端与阀体1211的外壁连接，回复弹簧1214的另一端与衔铁1215相连接；
所述壳体1外设置电磁铁1216，电磁铁1216与衔铁1215相对应控制所述衔铁1215，通过阀芯1212控制电磁阀121的通断气，所述电磁铁1216设置于计量视窗3内，所述电磁铁1216连接微处理器511。
通过上述的结构设置，通过微处理器511控制电磁铁1216通电，电磁铁1216即可吸引衔铁1215，即可通过阀芯1212控制电磁阀121的断气，不需要在壳体1的表面开孔。
按下复位按钮，微处理器511控制电磁铁1216断电时，电磁铁1216即释放衔铁1215，衔铁1215在回复弹簧1214的拉动下复位，即可通过阀芯1212控制电磁阀121通气。
如图4所示，所述电磁阀121包括阀体1211、电磁铁1216，阀体1211与出气嘴12的进口固连，所述阀体1211设置有进气孔，所述进气孔连通壳体1的内腔，所述出气孔连通出气嘴12的进口；
所述阀体1211内设置有阀芯1212，阀芯1212连接有阀杆1213，阀杆1213的一端连接所述阀杆1213，阀杆1213的另一端穿出阀体1211后连接有衔铁1215；所述衔铁1215由磁铁制成；
所述壳体1外设置电磁铁1216，电磁铁1216与衔铁1215相对应控制所述衔铁1215，通过阀芯1212控制电磁阀121的通断气，所述电磁铁1216设置于计量视窗3内，所述电磁铁1216连接微处理器511；
微处理器给电磁铁1216施加正反向电压拉拢和推开衔铁1215，控制阀芯1212动作。
通过上述的结构设置，通过微处理器511控制电磁铁1216通断电，即可通过阀芯1212控制电磁阀121的通断气，不需要在壳体1的表面开孔。
所述衔铁1215由磁铁制成，微处理器511给电磁铁1216施加正反向电压拉拢和推开衔铁1215，控制阀芯1212动作。
所述衔铁1215由磁铁制成，比如衔铁1215正对电磁铁1216的一端为“N”极，微处理器511给电磁铁1216施加正向电压，使电磁铁1216正对衔铁1215的一端为“S”极，即可吸引衔铁1215，控制电磁阀121关闭。
反之，按下复位按钮，微处理器511给电磁铁1216施加反向电压，使电磁铁1216正对衔铁1215的一端为“N”极，即可推开衔铁1215，控制电磁阀121打开。
上述结构，通过微处理器给电磁铁1216施加正反向电压拉拢和推开衔铁1215，电磁铁1216只需要短暂通电即可，节能效果较好。
如图7所示，微处理器可采用STM8单片机。
微处理器511设置有电源513。
所述壳体1可由普通碳素钢、不锈钢、铝合金等材料制成。
第一温度传感器53可以采用AD590温度传感器，安装在壳体1上。旋转编码器52可采用FCL系列磁电式单圈绝对值旋转编码器。
一种温度自适应天然气检测装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤A：微处理器511通过旋转编码器52获取测量齿轮调速机构4输出轴的转动圈数；
微处理器511间隔时间t0计算转动圈数，间隔时间t0预先设定在微处理器511之中；
步骤B：微处理器511将齿轮调速机构4输出轴的转动圈数转换成天然气的体积用量V1；
齿轮调速机构4输出轴转动一圈产生的天然气体积通过试验测定，并存储在微处理器511中，体积用量V1等于齿轮调速机构4输出轴的转动圈数乘以齿轮调速机构4输出轴转动一圈产生的天然气体积；
步骤C：微处理器511获取第一温度传感器53检测的天然气实际温度T1；
步骤D：所述微处理器511采用如下公式(1)计算体积用量V2；
步骤E：微处理器511计算总体积消耗量并通过数码显示器512显示总体积消耗量。
忽略压力波动对天然气体积的影响，采用上述公式(1)可计算体积用量V2，使天然气表的计量更加精准。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种温度自适应天然气检测装置，包括壳体(1)，所述壳体(1)内设置有计量机芯(2)，所述壳体(1)的外壁设置有透明的计量视窗(3)；所述计量视窗(3)内设置有齿轮调速机构(4)，齿轮调速机构(4)的输入轴连接计量机芯(2)，其特征在于，还包括温度调整计量装置(5)，所述温度调整计量装置(5)包括计算显示装置(51)，旋转编码器(52)以及第一温度传感器(53)，所述齿轮调速机构(4)的输出轴连接所述旋转编码器(52)，旋转编码器(52)用于测量齿轮调速机构(4)输出轴的转动圈数发送给微处理器(511)，微处理器(511)将其转换成天然气的体积用量V1，第一温度传感器(53)设置于壳体(1)上用于检测壳体(1)内的天然气实际温度T1，所述计算显示装置(51)包括微处理器(511)和数码显示器(512)；旋转编码器(52)和第一温度传感器(53)连接微处理器(511)，微处理器(511)获取体积用量V1和天然气实际温度T1，将其换算成标准天然气温度T0的体积用量V2，微处理器(511)计算总体积消耗量并通过数码显示器(512)显示总体积消耗量。
2.根据权利要求1所述的温度自适应天然气检测装置，其特征在于：所述壳体(1)拉伸有凹槽(13)，所述凹槽(13)朝向壳体(1)的内腔，所述第一温度传感器(53)固定设置于凹槽(13)的底部，所述凹槽(13)内填充有绝热材料(531)。
3.根据权利要求1所述的温度自适应天然气检测装置，其特征在于：所述壳体(1)设置有进气嘴(11)和出气嘴(12)，计量机芯(2)连接所述进气嘴(11)，所述出气嘴(12)设置有电磁阀(121)；所述壳体(1)外壁设置有第二温度传感器(54)，第二温度传感器(54)用于检测外界环境的温度，第二温度传感器(54)和电磁阀(121)连接微处理器(511)；微处理器(511)根据第二温度传感器(54)的信号控制电磁阀(121)开关，微处理器还连接有蜂鸣器，微处理器控制蜂鸣器发出报警信号，微处理器(511)连接有复位按钮。
4.根据权利要求3所述的温度自适应天然气检测装置，其特征在于：所述电磁阀(121)包括阀体(1211)、电磁铁(1216)，阀体(1211)与出气嘴(12)的进口固连，所述阀体(1211)设置有进气孔，所述进气孔连通壳体(1)的内腔，所述出气孔连通出气嘴(12)的进口；
所述阀体(1211)内设置有阀芯(1212)，阀芯(1212)连接有阀杆(1213)，阀杆(1213)的一端连接所述阀杆(1213)，阀杆(1213)的另一端穿出阀体(1211)后连接有衔铁(1215)；所述衔铁(1215)由硅钢制成；
所述阀杆(1213)上套有回复弹簧(1214)，回复弹簧(1214)的一端与阀体(1211)的外壁连接，回复弹簧(1214)的另一端与衔铁(1215)相连接；
所述壳体(1)外设置电磁铁(1216)，电磁铁(1216)与衔铁(1215)相对应控制所述衔铁(1215)，通过阀芯(1212)控制电磁阀(121)的通断气，所述电磁铁(1216)设置于计量视窗(3)内，所述电磁铁(1216)连接微处理器(511)。
5.根据权利要求3所述的温度自适应天然气检测装置，其特征在于：所述电磁阀(121)包括阀体(1211)、电磁铁(1216)，阀体(1211)与出气嘴(12)的进口固连，所述阀体(1211)设置有进气孔，所述进气孔连通壳体(1)的内腔，所述出气孔连通出气嘴(12)的进口；
所述阀体(1211)内设置有阀芯(1212)，阀芯(1212)连接有阀杆(1213)，阀杆(1213)的一端连接所述阀杆(1213)，阀杆(1213)的另一端穿出阀体(1211)后连接有衔铁(1215)；所述衔铁(1215)由磁铁制成；
所述壳体(1)外设置电磁铁(1216)，电磁铁(1216)与衔铁(1215)相对应控制所述衔铁(1215)，通过阀芯(1212)控制电磁阀(121)的通断气，所述电磁铁(1216)设置于计量视窗(3)内，所述电磁铁(1216)连接微处理器(511)；
微处理器给电磁铁(1216)施加正反向电压拉拢和推开衔铁(1215)，控制阀芯(1212)动作。
6.根据权利要求1-5任一项所述的温度自适应天然气检测装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A：微处理器(511)通过旋转编码器(52)获取测量齿轮调速机构(4)输出轴的转动圈数；
步骤B：微处理器(511)将齿轮调速机构(4)输出轴的转动圈数转换成天然气的体积用量V1；
步骤C：微处理器(511)获取第一温度传感器(53)检测的天然气实际温度T1；
步骤D：所述微处理器(511)采用如下公式(1)计算体积用量V2；
步骤E：微处理器(511)计算总体积消耗量并通过数码显示器(512)显示总体积消耗量。
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