CN204115801U - 一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪，包括CPU处理器和其上电连接的供电模块、显示模块、按键输入模块、RS485通讯模块和流量采集模块，所述CPU处理器上还连接有温度采集模块和压力采集模块，所述流量采集模块包括通讯采集模块、频率采集模块和4-20mA采集电路。本实用新型具有的优点和积极效果是：采用本实用新型设计的流量积算仪，可独立配置防爆外壳，实现现场安装、就地显示，方便替代原有不同种类的流量积算仪，可通过配置适用于多种介质及流量计，降低企业的运营、管理成本。

Description

一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪

技术领域

本实用新型属于智能化仪器仪表技术领域，尤其是涉及一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪。

背景技术

目前一体式流量计内部的电路模块一般是专用型的，一种电路对应一种流量计，测量一种介质，各流量计之间的电路模块不能通用。且部分流量计只考虑流量信号的检测，对温度、压力补偿信号未考虑，用户需要根据应用要求另外配置温度、压力检测装置，以及流量积算仪才可进行标准的流量检测及计量。用户测量流量时需要具备专业的相关知识才可实现正确的流量仪表选型，一旦选择错误就需更换仪表，延误工期。

需要提供一种仪表适用多种不同介质及范围的测量,方便满足客户的应用变化，同时减少生产企业的备表、备件种类，提高生产效率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型要解决的问题是一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪，包括CPU处理器和其上电连接的供电模块、显示模块、按键输入模块、RS485通讯模块和流量采集模块，所述CPU处理器上还连接有温度采集模块和压力采集模块，所述流量采集模块包括通讯采集模块、频率采集模块和4-20mA采集电路。

进一步的，所述频率采集模块包括串联的整形电路和运放电路，流量频率信号经过整形电路整形后再经运放电路放大处理后输送给CPU处理器进行脉冲采集处理。

进一步的，所述4-20mA采集电路包括并联的一转换电阻和差分运放电路，4-20mA信号经转换电阻转换成电压信号，再经过差分运放电路处理后输送给CPU处理器的AD通道进行信号采集。

进一步的，所述温度采集模块，包括依次串联的热电阻温度传感器、电阻分压电路、两级差分运放电路，热电阻温度传感器经过电阻分压电路转换成电压信号，再经两级差分运放电路放大后，送CPU处理器的AD通道进行信号采集。

进一步的，所述压力采集模块，可为利用电阻应变式传感器原理的采集电路，包括依次串联的电阻应变式传感器、电阻桥、差分放大电路，电阻应变式传感器经过电阻桥的电路采样后再经差分放大电路放大后，送CPU处理器的AD通道进行信号采集；

或者为4-20mA电流电路，可采集外部的压力变送器输出值。

进一步的，所述CPU处理器为低功耗Cortex-M4系列32位CPU，带16位AD采集通道。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

采用本实用新型设计的流量积算仪，可独立配置防爆外壳，实现现场安装、就地显示，方便替代原有不同种类的流量积算仪，可通过配置适用于多种介质及流量计，降低企业的运营、管理成本。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是本实用新型的频率采集模块的电路原理图；

图3是本实用新型的4-20mA采集电路的电路原理图；

图4是本实用新型的温度采集模块和压力采集模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图1至4对本实用新型的具体实施例做详细说明。

一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪，如图1所示，包括CPU处理器和其上电连接的供电模块、显示模块、按键输入模块、RS485通讯模块和流量采集模块，所述供电模块具体为采用9-36VDC供电，经DC-DC隔离电源变换产生3.3V电源为CPU处理器所在的电路板供电；按键输入模块采用4*1光电按键触控开关，方便在防爆场合应用；显示模块采用高亮度的LCD显示屏进行人机交互显示，RS485通讯模块采用带隔离的RS485通讯进行数据远传；

所述CPU处理器上还连接有温度采集模块和压力采集模块，所述流量采集模块包括通讯采集模块、频率采集模块和4-20mA采集电路，流量输入可支持频率及DC4-20mA两种信号类型，支持常用流量计(孔板、涡街、涡轮等)，且直接支持补偿温度、压力的采集及补偿运算；同时当需要连接带通讯接口的外部流量计时，也可通过通讯采集模块实现流量信号的通讯采集；本实用新型支持脉冲、差压(有)、线性等不同的输入信号类型，可方便与常用流量传感器组成一体式专用流量计；装置支持多种介质的流量积算，包括一般气体、饱和蒸汽、过热蒸汽、天然气、热水、气液混合两相流等，适用于多种介质的测量选择。

本实用新型一优选实施例的所述频率采集模块如图2所示，包括串联的整形电路和运放电路，流量频率信号经过整形电路整形后再经运放电路放大处理后输送给CPU处理器进行脉冲采集处理。

本实用新型一优选实施例的所述4-20mA采集电路如图3所示，包括并联的一转换电阻和差分运放电路，4-20mA信号经转换电阻转换成电压信号，再经过差分运放电路处理后输送给CPU处理器的AD通道进行信号采集。

本实用新型一优选实施例的所述温度采集模块，如图4中虚线以下温度测量部分所示，为RTD温度采集模块，包括依次串联的热电阻温度传感器、电阻分压电路、两级差分运放电路，热电阻温度传感器经过电阻分压电路转换成电压信号，再经两级差分运放电路放大后，送CPU处理器的AD通道进行信号采集。

本实用新型一优选实施例的所述压力采集模块，如图4中虚线以上压力测量部分所示，包括依次串联的电阻应变式传感器、电阻桥、差分放大电路，电阻应变式传感器经过电阻桥的电路采样后再经差分放大电路放大后，送CPU处理器的AD通道进行信号采集；压力采集模块除了可以选择上述利用电阻应变式传感器工作原理的采集电路，也可根据需要连接4-20mA电流电路，采集外部的压力变送器输出值；

本实用新型一优选实施例的所述CPU处理器为低功耗Cortex-M4系列32位CPU，带16位AD采集通道，对温度采集模块进行三线制连接采集，支持PT100或CU50两种常用热电阻温度传感器；利用CPU内置的16位AD采集通道对压力采集模块进行采集，也可根据需要通过连接4-20mA采集电路，采集外部的压力变送器输出值。

本实用新型适配多种流量传感器的通用流量积算仪，可直接安装在防爆接线盒内部，集成流量、补偿温度、补偿压力的信号检测，软件内置多种介质(一般液体、气体、过热蒸汽、饱和蒸汽、热水、天然气、气液混合两相流等)的流量积算公式，可根据现场测量介质选配相应的流量算法，支持相应温压补偿算法，支持热能换算及密度换算等要求，可实现体积流量、质量流量、热能及热量的累积；通过人机交互接口，或RS485通讯接口，实现与上位机的数据交互，支持配置参数的备份及设置，修改软件配置可适应大多数常用流量计的积算及应用要求；为便于替换不同流量计的检测电路，本装置内置参数备份、下传功能，可预置流量计的计量初始值，当进行电路更换后，可将累计量设置成原仪表的最终流量，实现流量计量的无扰动切换。根据客户的特殊要求，进行设计后，还可通过通讯口对嵌入式运行软件进行更新，实现对特殊应用的支持及升级。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种适配多种流量传感器的通用流量积算仪，包括CPU处理器和其上电连接的供电模块、显示模块、按键输入模块、RS485通讯模块和流量采集模块，其特征在于： 

所述CPU处理器上还连接有温度采集模块和压力采集模块，所述流量采集模块包括通讯采集模块、频率采集模块和4-20mA采集电路。 

2.根据权利要求1所述的适配多种流量传感器的通用流量积算仪，其特征在于：所述频率采集模块包括串联的整形电路和运放电路，流量频率信号经过整形电路整形后再经运放电路放大处理后输送给CPU处理器进行脉冲采集处理。 

3.根据权利要求1所述的适配多种流量传感器的通用流量积算仪，其特征在于：所述4-20mA采集电路包括并联的一转换电阻和差分运放电路，4-20mA信号经转换电阻转换成电压信号，再经过差分运放电路处理后输送给CPU处理器的AD通道进行信号采集。 

4.根据权利要求1所述的适配多种流量传感器的通用流量积算仪，其特征在于：所述温度采集模块，包括依次串联的热电阻温度传感器、电阻分压电路、两级差分运放电路，热电阻温度传感器经过电阻分压电路转换成电压信号，再经两级差分运放电路放大后，送CPU处理器的AD通道进行信号采集。 

5.根据权利要求1所述的适配多种流量传感器的通用流量积算仪，其特征在于：所述压力采集模块，可为利用电阻应变式传感器原理的采集电路，包括依次串联的电阻应变式传感器、电阻桥、差分放大电路，电阻应变式传感器经过电阻桥的电路采样后再经差分放大电路放大后，送CPU处理器的AD通道进行信号采集； 

或者为4-20mA电流电路，可采集外部的压力变送器输出值。 

6.根据权利要求1至5任一所述的适配多种流量传感器的通用流量积算仪，其特征在于：所述CPU处理器为低功耗Cortex-M4系列32位CPU，带16位AD采集通道。