CN204944589U

CN204944589U - 一种流量积算仪

Info

Publication number: CN204944589U
Application number: CN201520277026.0U
Authority: CN
Inventors: 王菊芬; 余向明; 罗耿; 周建庭; 岳彬
Original assignee: Oil Materials Inst Air Force P L A
Current assignee: Oil Materials Inst Air Force P L A
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2025-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种流量积算仪，包括：壳体以及设置在所述壳体内控制所述流量积算仪的控制电路，所述控制电路包括：微处理器、以及与所述微处理器连接的流量传感器信号接收电路、电源电路和信号输出电路；所述流量传感器信号接收电路还包括：运算放大电路、和整形电路，所述运算放大电路和整形电路相电连接；所述流量传感器信号接收电路的信号输入端连接有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于接收机械信号并将所述机械信号转换为相应的电信号；本实用新型采用的电路结构具有应用范围广、适配脉冲范围宽且测量精度高的特点。

Description

一种流量积算仪

技术领域

本实用新型涉及工业自动化领域，特别是一种流量积算仪。

背景技术

数字式流量计由一次流量传感器和流量积算仪组成。流量积算仪的主要作用是通过积算仪上元器件的电磁感应效应将一次流量传感器中叶轮的转速信号转化为频率信号，再经过信号处理实现流量信号的现场显示或者通过信息接口实现远传。但现有的流量积算仪通常是厂家针对某一种型号/规格的一次流量传感器而开发的，对信号驱动功率有特定的要求，且适配脉冲频率范围较窄，难以进行推广应用。因此，需要研制一种适用范围广、适配脉冲范围宽的流量积算仪。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够广泛应用的流量积算仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种流量积算仪，包括：壳体以及设置在所述壳体内控制所述流量积算仪的控制电路，所述控制电路包括：微处理器、以及与所述微处理器连接的流量传感器信号接收电路、电源电路和信号输出电路；所述流量传感器信号接收电路还包括：运算放大电路、和整形电路，所述运算放大电路和整形电路相电连接；所述流量传感器信号接收电路的信号输入端连接有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于接收机械信号并将所述机械信号转换为相应的电信号。

其中，所述霍尔传感器为霍尔线圈。

其中，所述运算放大电路包括：集成运算放大器，电阻R61、R62、R63、R64、R68、R69以及电容C62、C63、C64；所述集成运算放大器包括：三极管IC60和三极管IC61，所述电阻R61的两端分别与所述电阻R63的一端和所述电阻R62的一端相连接，所述电阻R63的另一端与所述三极管IC60的第二引脚相连接；所述电阻R62的另一端与所述三极管IC60的第三引脚相连接；所述电阻R64和所述电容C64并联后一端与所述三极管IC60的第二引脚相连接，另一端与所述三极管IC60的输出引脚相连接；所述电阻R68与所述电容C62并联后一端与电源电压VCC相连接，另一端与所述三极管IC61的第五引脚相连接；所述电阻R69和所述电容C63并联后一端与所述三极管IC61的第五引脚相连，另一端接地；所述三极管IC61的输出引脚与所述三极管IC61的第六引脚相连接。

其中，所述整形电路包括：集成运算放大器IC7、电阻R65、R66、R67；其中，所述电阻R65与所述集成运算放大器IC7的第二引脚相连；所述电阻R66与所述集成运算放大器IC7的第三引脚相连，所述电阻R67的两端分别与所述集成运算放大器IC7的输出引脚和所述集成运算放大器IC7的第三引脚相连，所述集成运算放大器IC7的输出引脚与所述微处理器相连接。

其中，所述壳体上还包括有机发光液晶(OLED)显示屏。

其中，所述信号输出电路设有RS485通信接口和流量脉冲输出信号接口两种接口。

其中，所述壳体内还包括进行功能选择的键盘电路，所述键盘电路与所述微处理器相电连接。

其中，所述壳体内还包括进行数据存储的存储电路，所述存储电路与所述微处理器相电连接。

其中，所述壳体上设有用于设置参数的按键。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型中的流量传感器接收信号电路中连接有霍尔传感器，所述霍尔传感器具有功耗低，并具有适用于多种规格的一次流量传感器的特点，从而实现流量积算仪的广泛应用。

2、本实用新型采用的电路结构具有接收频域范围广，驱动功率小且具有测量精度高的特点。

附图说明

图1为本实用新型实施例中流量积算仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中流量积算仪的内部电路结构框图；

图3为本实用新型实施例中流量积算仪的电源电路结构图；

图4为本实用新型实施例中流量积算仪的流量传感器信号接收电路结构图；

图5为本实用新型实施例中流量积算仪的RS485通信接口硬件电路结构图；

图6为本实用新型实施例中流量积算仪的脉冲输出信号硬件电路结构图。

图7为本实用新型实施例中流量积算仪的存储电路结构图

图8为本实用新型实施例中流量积算仪的显示电路结构图

图9为本实用新型实施例中流量积算仪的键盘电路结构图

附图标记说明

1-壳体2-前盖

3-后盖4-电源电路

5-流量传感器信号接收电路6-微处理器

7-显示电路8-键盘电路

9-存储电路10-信号输出电路

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

如图1、图2所示，一种流量积算仪，包括：壳体1、前盖2、后盖3，所述壳体1内设置有控制所述流量积算仪的控制电路，所述控制电路包括：电源电路4、流量传感器信号接收电路5、微处理器6、以及信号输出电路10。所述电源电路4、流量传感器信号接收电路5以及信号输出电路10分别与所述微处理器6相电连接。其中，所述流量传感器信号接收电路5的输入端与霍尔传感器L2的输出端相连接，所述霍尔传感器用于接收转速信号，本实施例中所述霍尔传感器为霍尔线圈。所述电源电路4用于为整个电路结构供电；所述微处理器6接收并处理来自流量传感器信号接收电路5的信号，比对所述信号进行处理在所述信号输出电路10输出。本实施例中微处理器选用MSP430F5508芯片，该芯片具有超低功耗的特点。

如图3所示的电源电路4的电路结构图所示，所述电源电路用于给整个电路系统供电，所述电源电路4的系统电源有两路电源组成：12V外接直流电源和3.6V电池；所述3.6V电池的一端与两个二极管D7、D8相连，所述二极管D7、D8将两路电源分开，当12V外接电源供电时，D8的输出电压高于电池电压，电池无电流输出，保证了电池的长期工作，从而延长了电池的使用寿命。在12V外接电源电路上使用了稳压芯片，本实用新型选用的稳压芯片型号为7805，所述稳压芯片使供电电路电压降到5V。为了确保电源供电电路输出电压的稳定性，在进入微处理器之前串接了超低功耗的线性稳压器，本实施例中，所述线性稳压器型号为TPS76928DBVT，该芯片的输出电压为2.8V，在待机模式下的静电电流仅为1微安，这种超低压降和超低功耗的性能，显著增加了电池的使用寿命。同时电源电路的12V外接直流电源输入端设置有共模扼流圈L1，用于抑制共模噪声；优选的，在电源电路的12V外接直流电源输入端接入瞬态电压抑制管B1等保护器件，对尖峰电压有一定的抑制作用；同时在12V外接直流电源输入端还可以加入差模滤波器CRO(电容型)、CR1(电感器型)、CR7(电感器型)、CR10(电容器型)，可用于衰减差模干扰。

如图4所示，流量传感器信号接收电路5的电路结构图，所述流量传感器信号接收电路5从所述霍尔传感器L2的输出端获取与转速成比例的电信号，并对所述电信号进行放大和整形。所述流量传感器信号接收电路5包括：运算放大电路和整形电路。

所述运算放大电路包括：集成运算放大器IC6，电阻R61、R62、R63、R64、R68、R69以及电容C62、C63、C64。所述集成运算放大器IC6的型号为SGM358，所述集成运算放大器包括：三极管IC60和三极管IC61，该运算放大器具有双通道、轨到轨输入/输出、低成本的特点，同时采用了CMOS工艺，具有很宽的共模输入电压范围和输出电压范围。所述运算放大电路中的电阻R61的两端分别与所述二极管D6的两端连接，所述电阻R63的一端与所述二极管D6的阴极相连，所述电阻R63的另一端与所述三极管IC60的第2引脚相连接；所述电阻R62的一端与所述二极管D6的阳极相连，所述电阻R62的另一端与所述三极管IC60的第3引脚相连接；所述电阻R64和所述电容C64并联后一端与所述三极管IC60的第2引脚相连接，另一端与所述三极管IC60的输出引脚相连接。所述电阻R68与所述电容C62并联后一端与电源电压VCC相连接，另一端与所述三极管IC61的第5脚相连接；所述电阻R69和所述电容C63并联后一端与所述三极管IC61的第5脚相连，另一端接地；所述三极管IC61的输出引脚与所述三极管IC61的第6引脚相连。另外，所述运算放大电路在起到信号放大作用的同时，也可以滤除信号中无用的高频成分。

所述整形电路包括：集成运算放大器IC7、电阻R65、R66、R67；其中，所述电阻R65的一端与所述三极管IC60的输出引脚相连，另一端与所述集成运算放大器IC7的第2引脚相连；所述电阻R66的一端与所述三极管IC61的输出引脚相连，另一端与所述集成运算放大器IC7的第2引脚相连；所述电阻R67的两端分别与所述集成运算放大器的第3脚和所述集成运算放大器的输出相连接；所述集成运算放大器IC7的输出引脚与所述微处理器的P1.0/ACLK接口相连接。所述整形电路的作用是使输入的交变信号更精确的变换成规则的矩形脉冲信号，实现A/D转换，便于微处理器对其计数。

所述微处理器6接收并处理来自所述流量传感器信号接收电路5的信号，经过处理运算后将信号输出至所述信号输出电路10，所述信号输出电路10设置有RS485通信接口和脉冲输出信号接口；所述RS485通信接口具有良好的抗造声干扰性能，传输距离长且功耗低。

本实施例中所述信号输出电路，设计了RS485通信接口和流量脉冲信号接口。其中所述RS485通信接口具有良好的抗造性，适用于传输距离长的环境。

如图5所示的RS485通信接口硬件电路，包括：ESD保护增强型收发器SP485E、电阻R21、R22、R23、R24、R25，静电保护二极管PESDICAN；其中，所述微处理器6的第35引脚(P4.6)与所述电阻R22的一端相连接，所述电阻R22的另一端分别与所述电阻R21的一端和所述ESD保护增强型收发器SP485E的第1引脚(RO引脚)相连接，所述电阻R21的另一端接地；所述微处理器6的第34引脚(P4.5)与所述ESD保护增强型收发器SP485E的第2引脚(引脚)和第3引脚(DE引脚)相连接；所述微处理器的第33引脚(P4.4)与所述ESD保护增强型收发器SP485E的第4引脚(DI引脚)相连接；所述ESD保护增强型收发器SP485E的电源引脚第8引脚(VCC引脚)接电源电路，所述电阻R24的一端与所述电阻R25的接点分别与所述ESD保护增强型收发器SP485E的第7引脚(B引脚)和所述静电保护二极管PESDICAN的第1引脚的接点相连接，所述电阻R25的另一端接电源电路；所述电阻R24的另一端和所述电阻R23的接点分别与所述ESD保护增强型收发器SP485E的第6引脚(A引脚)和所述静电保护二极管PESDICAN的第2引脚的接点相连接；所述电阻R23的另一端接地。所述连接至A引脚的上拉电阻25、所述连接至B引脚的下拉电阻R23都是用于保证无连接的SP485E处于空闲状态，提供网络失效保护，以便提高RS485节点与网络的可靠性；所述静电保护二极管PESDICAN的主要作用是将瞬态的能量傍路到大地，以防止静电放电和其他瞬态造成的伤害。

如图6所示的脉冲输出信号电路，包括晶体管G1、G2，电阻R11、R12、R13、R14以及瞬态电压抑制管B3；其中所述电阻R11的一端与所述微处理器电连接，另一端与所述晶体管G1的基极相连接，所述晶体管G1的集电极与所述晶体管G2的基极和所述电阻R12的一端相连接，所述电阻R12的另一端与所述晶体管G2的集电极和电源VCC相连，所述晶体管G1的发射极接地；所述电阻R13的一端与所述晶体管G2的发射极和所述电阻R14的一端相连接，所述电阻R13的另一端接地，所述电阻R14的另一端与所述瞬态电压抑制管B3的一端相连接，所述瞬态电压抑制管B3的另一端接地。经过微处理器6运算处理后的流量脉冲信号从所述MSP430F5508的P1.4/SMCLK引脚输出，经过两级放大电路的放大后输出到脉冲输出接口，这主要是由于P1.4/SMCLK引脚输出的信号较为微弱，且小流量时输出的脉冲信号频率较低，不足以驱动负载，必须经过放大。

为了防止电源掉电时造成仪表系数、累积流量等信号的丢失，本实用新型的控制电路还可以包括一存储电路9，所述存储电路9与所述微处理器6相连接，用于存储数据。如图7所示的EEPROM存储电路，EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，可以在电脑或专用设备上删除已有信息，重新初始化。所述存储电路9包括存储芯片CAT24C04WI、电阻R27、R28和电容C11；所述存储芯片CAT24C04WI的第1脚(NC)、第2脚(A1)、第3脚(A2)和第4脚(VSS)与所述电容C11的一端相连接并接地，所述C11的另一端与所述电阻R27、R28的一端相连，所述电阻R27的另一端与所述存储芯片CAT24C04WI的第6脚(SCL)以及所述微处理器的P4.2脚相连，所述电阻R28的另一端与所述存储芯片CAT24C04WI的第5脚(SDA)以及所述微处理器6的P4.1脚相连，所述存储芯片CAT24C04WI的第7脚(WP)接地，所述存储芯片CAT24C04WI的第8脚(VCC)接电源电路。

为了方便读取计量仪表参数和信号参数，本实用新型的壳体1上还可以设有显示屏，所述控制电路还可以包括显示电路7，所述显示电路7与所述微处理器6相连接，所述微处理器6控制所述显示电路7，实现在所述显示屏上显示所需参数，本实施例中的显示电路如图8所示。优选的，所述控制电路中还包括键盘电路8，所述键盘电路8与所述微处理器6相连接，通过按下设置在所述壳体1上和/或所述显示屏上的按键，所述键盘电路8用于设置仪表系数、显示切换等功能；本实用新型实施例中的键盘电路8如图9所示，所述按键包括：设定按键、移位按键、增加按键、减少按键和返回按键。通过上述按键可以对显示的参数进行调节。因此，经信号输出电路处理过的信号，在所述微处理器的控制下可实现在所述显示屏上的显示；同时可根据相应的按键对显示屏上显示的内容进行调节。

综上所述，本发明的流量传感器接收信号电路中连接有霍尔传感器，由于所述霍尔传感器具有功耗低，接收频域范围广，并适用于多种仪器仪表的特点，从而实现流量积算仪的广泛应用；同时，本实用新型采用的电路结构和电子器件均具有测量精度高、能耗低的特点。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种流量积算仪，包括：壳体以及设置在所述壳体内控制所述流量积算仪的控制电路，所述控制电路包括：微处理器、以及与所述微处理器连接的流量传感器信号接收电路、电源电路和信号输出电路；其特征在于：所述流量传感器信号接收电路还包括：运算放大电路、和整形电路，所述运算放大电路和整形电路相电连接；所述流量传感器信号接收电路的信号输入端连接有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于接收机械信号并将所述机械信号转换为相应的电信号。

2.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述霍尔传感器为霍尔线圈。

3.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述运算放大电路包括：集成运算放大器，电阻R61、R62、R63、R64、R68、R69以及电容C62、C63、C64；所述集成运算放大器包括：三极管IC60和三极管IC61，所述电阻R61的两端分别与所述电阻R63的一端和所述电阻R62的一端相连接，所述电阻R63的另一端与所述三极管IC60的第二引脚相连接；所述电阻R62的另一端与所述三极管IC60的第三引脚相连接；所述电阻R64和所述电容C64并联后一端与所述三极管IC60的第二引脚相连接，另一端与所述三极管IC60的输出引脚相连接；所述电阻R68与所述电容C62并联后一端与电源电压VCC相连接，另一端与所述三极管IC61的第五引脚相连接；所述电阻R69和所述电容C63并联后一端与所述三极管IC61的第五引脚相连，另一端接地；所述三极管IC61的输出引脚与所述三极管IC61的第六引脚相连接。

4.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述整形电路包括：集成运算放大器IC7、电阻R65、R66、R67；其中，所述电阻R65与所述集成运算放大器IC7的第二引脚相连；所述电阻R66与所述集成运算放大器IC7的第三引脚相连，所述电阻R67的两端分别与所述集成运算放大器IC7的输出引脚和所述集成运算放大器IC7的第三引脚相连，所述集成运算放大器IC7的输出引脚与所述微处理器相连接。

5.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述壳体上还包括有机发光液晶显示屏。

6.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述信号输出电路设有RS485通信接口和流量脉冲输出信号接口两种接口。

7.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述壳体内还包括进行功能选择的键盘电路，所述键盘电路与所述微处理器相电连接。

8.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述壳体内还包括进行数据存储的存储电路，所述存储电路与所述微处理器相电连接。

9.根据权利要求1所述的流量积算仪，其特征在于：所述壳体上设有用于设置参数的按键。