CN204807146U - 一种教学用开放式流量测量系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教学用开放式流量测量系统装置，包括流量测量部分和信号处理显示部分，流量测量部分包括有机玻璃箱体、电磁计量装置、电磁循环泵和三通球阀，电磁计量装置包括旋转活塞式容积流量计、铝盘和霍尔传感器，信号处理显示部分包括信号处理部分和信号显示部分，信号处理部分包括输出信号线三端接口、电源电路、信号处理电路、晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路、移位寄存器和单片机U5，信号显示部分包括信号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元。本实用新型具有流量测量、流量控制和流量信号处理显示功能，可拓展实验性强、流量控制过程形象，易于理解。

Description

一种教学用开放式流量测量系统装置

技术领域

本实用新型涉及一种流量测量装置，具体是一种教学用开放式流量测量系统装置。

背景技术

在传感器技术、过程控制、状态检测与信号采集的课程教学中通常会涉及到流量的检测与控制。目前市面上对于流量测量与控制的教学仪器并不多见，现有的教具中，有的是只能指示常见流量计结构与原理的流量测量示教板；有的是只注重流量计安装与调试的成品流量计。这些流量测量教具教学功能较为单一，不利于学生对完整工业测量系统的整体理解，无法收到应有的教学效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有流量测量、流量控制和流量显示功能的教学用开放式流量测量系统装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种教学用开放式流量测量系统装置，包括流量测量部分和信号处理显示部分，所述流量测量部分包括有机玻璃箱体、电磁计量装置、电磁循环泵和三通球阀，所述有机玻璃箱体包括储水箱和计量箱，储水箱位于计量箱的前方，所述电磁循环泵安装在计量箱中，计量箱中还设有出水管和上水管，所述出水管的两端分别连接储水箱和电磁循环泵的进水口，上水管的下端连接电磁循环泵的出水口，上水管的上端伸出计量箱连接三通球阀的进水口，三通球阀位于计量箱的上方，所述三通球阀左侧和前方的出水口分别连接有流量计量管和溢流支管，流量计量支路另一端通过电磁计量装置连接储水箱，溢流支管另一端连接储水箱；

所述电磁计量装置包括旋转活塞式容积流量计、铝盘和霍尔传感器，所述铝盘安装在旋转活塞式容积流量计的中心指针旋转轴上，铝盘的圆周方向上均匀安装有多个磁钢，所述霍尔传感器安装在旋转活塞式容积流量计的外壳上，所述霍尔传感器还通过传感器引线连接所述信号处理显示部分；

所述信号处理显示部分包括信号处理部分和信号显示部分，所述信号处理部分包括输出信号线三端接口、电源电路、信号处理电路、晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路、移位寄存器和单片机U5，所述输出信号线三端接口分别连接电源电路和信号处理电路，信号处理电路另一端连接单片机U5，所述晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路和移位寄存器均与单片机U5连接；所述信号显示部分包括信号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元，所述信号转换单元通过数据显示驱动单元连接按键扫描及清零单元，且所述号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元均连接单片机U5。

作为本实用新型再进一步的方案：所述磁钢设有四个。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型能实现液体流量测量功能、具有流量控制功能、具有流量信号处理与显示功能，体积小，成本不高、可拓展实验性强、流量控制过程形象易于理解、维护方便、损耗元件易更换，具有较强的开放性，学生不仅可以在单台流量测量系统装置中完成接线、调试、测试与读数，加强对于流量测试原理的理解和应用，还可以根据控制环节，将整套装置与上位工控机相连，完成流量检测数据的采集、监控与显示。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中电磁计量装置的结构示意图。

图3为本实用新型中信号处理部分的结构示意图。

图4为本实用新型中信号显示部分的结构示意图。

图中：1-有机玻璃箱体；2-电磁计量装置；3-电磁循环泵；4-三通球阀；5-上水管；6-流量计量支路；7-溢流支管；8-储水箱；9-计量箱；10-出水管；11-旋转活塞式容积流量计；12-铝盘；13-霍尔传感器；14-磁钢；15-传感器引线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-4，一种教学用开放式流量测量系统装置，包括流量测量部分和信号处理显示部分，所述流量测量部分包括有机玻璃箱体1、电磁计量装置2、电磁循环泵3和三通球阀4，所述有机玻璃箱体1包括储水箱8和计量箱9，储水箱8位于计量箱9的前方，所述电磁循环泵3安装在计量箱9中，计量箱9中还设有出水管10和上水管5，所述出水管10的两端分别连接储水箱8和电磁循环泵3的进水口，上水管5的下端连接电磁循环泵3的出水口，上水管5的上端伸出计量箱9连接三通球阀4的进水口，三通球阀4位于计量箱9的上方，所述三通球阀4左侧和前方的出水口分别连接有流量计量管6和溢流支管7，流量计量支路6另一端通过电磁计量装置2连接储水箱8，溢流支管7另一端连接储水箱8，电磁循环泵3是液体产生流动的动力源，所述三通阀门4的手柄可180°旋转，用于调节液体流进入流量计量管6和溢流支管7的比例，从而起到调节流量计量管6中液体流量的作用，实现流量控制的功能。

所述电磁计量装置2包括旋转活塞式容积流量计11、铝盘12和霍尔传感器13，所述旋转活塞式容积流量计11可用于测量精度高的场合，安装方便，旋转活塞式容积流量计11前不需要直管段，一般不受流动状态的影响，也不受雷诺数大小的限制，可测量高黏度、洁净单相流体的流量，另外，旋转活塞式容积流量计11通过电磁计量的方法有效地将流量测试数据传输给信号处理显示部分，所述铝盘12安装在旋转活塞式容积流量计11的中心指针旋转轴上，铝盘12的圆周方向上均匀安装有四个磁钢14，所述霍尔传感器13安装在旋转活塞式容积流量计11的外壳上，所述霍尔传感器13还通过传感器引线15连接所述信号处理显示部分；所述铝盘12和霍尔传感器13形成电磁码盘计量系统，当有液体流经旋转活塞式容积流量计11时，随着旋转活塞式容积流量计11中心指针旋转轴的转动，装有四个磁钢14的铝盘12随之转动，旋转活塞式容积流量，11中心指针旋转轴每转一周，霍尔传感器13则会感应出四个脉冲，所述旋转活塞式容积流量计11中心转子小轮每转一圈液体流量为20ml，则霍尔传感器13每个完整脉冲信号对应的液体流量为5ml。霍尔传感器13选用HP-503集成电路，HP-503集成电路通过输出信号线三端接口将脉冲信号输出给信号处理显示部分。

所述信号处理显示部分包括信号处理部分和信号显示部分，所述信号处理部分包括输出信号线三端接口、电源电路、信号处理电路、晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路、移位寄存器和单片机U5，所述输出信号线三端接口分别连接电源电路和信号处理电路，信号处理电路另一端连接单片机U5，所述晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路和移位寄存器均与单片机U5连接；所述电源电路利用三端稳压芯片实现直线直流电压的转换，所述信号处理电路中设有运算放大器，该运算放大器不仅利用比较器的功能实现了波形整形，而且还兼具电路隔离作用，使得后级电路不会与传感器电路相互耦合，所述晶振电路为单片机工作提供机器周期。

所述信号显示部分包括信号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元，所述信号转换单元通过数据显示驱动单元连接按键扫描及清零单元，且所述号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元均连接单片机U5。所述旋转活塞式容积流量计11中心指针旋转轴的转速与流量成正比，霍尔传感器13感应的脉冲与旋转轴的转速成正比，因此，霍尔传感器13感应的脉冲数与流量成正比，信号显示部分通过信号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元实现流量信号的转换和显示。

本实用新型采用机械和电磁计量相结合的方法进行流量测量，能实现液体流量测量功能、具有流量控制功能、具有流量信号处理与显示功能，本实用新型体积小，成本不高、可拓展实验性强、流量控制过程形象易于理解、维护方便、损耗元件易更换，具有较强的开放性，学生不仅可以在单台流量测量系统装置中完成接线、调试、测试与读数，加强对于流量测试原理的理解和应用，还可以根据控制环节，将整套装置与上位工控机相连，完成流量检测数据的采集、监控与显示，本实用新型有利于将传感器技术、过程控制、状态检测与信号采集、组态技术等多课程中的多项目组成网状训练结构，实现有效的工程训练，在教学过程中，通过项目任务设定，整个检测过程训练，使学生能够从传感器件及工业系统工作过程上掌握数据采集的方法，根据检测与控制过程的复杂程度，灵活设计检测方法，激发学生学习兴趣，引导其根据现场数据和现象思考，得出结论和获取知识，以期提高学生的观察、思考、发现和创造能力，可应用于开设有传感器技术、过程控制、状态检测与信号采集、组态技术等课程的高等职业技术院校、应用型本科院校的课程实验实训或毕业设计环节中，其市场前景广阔，可为相应的教仪厂家带来可观的经济效益。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种教学用开放式流量测量系统装置，包括流量测量部分和信号处理显示部分，其特征在于，所述流量测量部分包括有机玻璃箱体（1）、电磁计量装置（2）、电磁循环泵（3）和三通球阀（4），所述有机玻璃箱体（1）包括储水箱（8）和计量箱（9），储水箱（8）位于计量箱（9）的前方，所述电磁循环泵（3）安装在计量箱（9）中，计量箱（9）中还设有出水管（10）和上水管（5），所述出水管（10）的两端分别连接储水箱（8）和电磁循环泵（3）的进水口，上水管（5）的下端连接电磁循环泵（3）的出水口，上水管（5）的上端伸出计量箱（9）连接三通球阀（4）的进水口，三通球阀（4）位于计量箱（9）的上方，所述三通球阀（4）左侧和前方的出水口分别连接有流量计量管（6）和溢流支管（7），流量计量支路（6）另一端通过电磁计量装置（2）连接储水箱（8），溢流支管（7）另一端连接储水箱（8）；

所述电磁计量装置（2）包括旋转活塞式容积流量计（11）、铝盘（12）和霍尔传感器（13），所述铝盘（12）安装在旋转活塞式容积流量计（11）的中心指针旋转轴上，铝盘（12）的圆周方向上均匀安装有多个磁钢（14），所述霍尔传感器（13）安装在旋转活塞式容积流量计（11）的外壳上，所述霍尔传感器（13）还通过传感器引线（15）连接所述信号处理显示部分；

所述信号处理显示部分包括信号处理部分和信号显示部分，所述信号处理部分包括输出信号线三端接口、电源电路、信号处理电路、晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路、移位寄存器和单片机U5，所述输出信号线三端接口分别连接电源电路和信号处理电路，信号处理电路另一端连接单片机U5，所述晶振电路、流量清零按钮、功能选择开关、功能选择电路和移位寄存器均与单片机U5连接；所述信号显示部分包括信号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元，所述信号转换单元通过数据显示驱动单元连接按键扫描及清零单元，且所述号转换单元、数据显示驱动单元、按键扫描及清零单元和流量脉冲外部中断采样服务单元均连接单片机U5。

2.根据权利要求1所述的教学用开放式流量测量系统装置，其特征在于，所述磁钢（14）设有四个。