CN206772375U - 一种流量计信号通用数字转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种流量计信号通用数字转换器，包括处理器、用于采集流量计中的电流信号的电流信号采集模块、用于采集流量计中脉冲信号的脉冲信号采集模块、及用于采集流量计中的电压信号的电压信号采集模块；其中，所述处理器分别与所述电流信号采集模块、所述脉冲信号采集模块、及所述电压信号采集模块连接并且接收电流信号采集模块、所述脉冲信号采集模块、及所述电压信号采集模块发送的信号；本实用新型集成多种流量采集模块和基于多种通讯协议，应不同设备带来的变化。

Description

一种流量计信号通用数字转换器

技术领域

本实用新型涉及流量计控制领域，具体涉及一种流量计信号通用数字转换器。

背景技术

流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。按介质分类：液体流量计和气体流量计，用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量(Flow Rate)和累计流量(Total Flow)，瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内(一天、一周、一月、一年)流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也可以相互转化。然而流量计仅用于测得流量并不能控制泵，所述需要增加一台流量控制仪，按照控制要求流量计给控制仪信号来控制泵。

目前,我国是世界上经济发展最快的国家,自动化生产线规模也日益扩大，传统的流量计已经不能满足多通道水泵的测量。如中国实用新型专利CN201520709094.X揭示了一种抽水泵包括流量计设置在泵壳的顶部，并伸入到汇水管中；中国实用新型专利CN201220096878.6一种流量自动化控制系统包括水泵电机，与所述水泵电机连接的水管上设置有流量传感器采用单片机在流量测试的基础上，把流量设定值和实际测试得到的瞬时流量进行比较能精确控制液体，采用单片机控制液体流量还能克服人工控制不能实现集中控制的缺点。中国实用新型专利CN201320011976.X揭示了一种可调节流量的水泵，内置有直流无刷电机，外接有交直流电源转换器，还设有一电流调节控制器。本实用新型的有益效果在于：第一、将水泵现有的主体异步电动机改为直流无刷电动机，使用直流电提供水泵电能。第二、利用交直流电源转换器，将电网中的交流电转为水泵主体直流无刷电机使用的直流电供其使用。

目前，国内的流量计一般将输出信号直接与控制器相连，这就需要一个流量计对应一个控制器，成本也相应的较高，同时在控制终端也不能对所有流量信息进行观测，想要实现自动化的生产还是有一些距离。

所以，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提一种集成多种流量采集模块和基于多种通讯协议量计信号通用数字转换器。

为达上述目的，本实用新型提供一种流量计信号通用数字转换器，包括处理器、用于采集流量计中的电流信号的电流信号采集模块、用于采集流量计中脉冲信号的脉冲信号采集模块、及用于采集流量计中的电压信号的电压信号采集模块；其中，所述处理器分别与所述电流信号采集模块、所述脉冲信号采集模块、及所述电压信号采集模块连接并且所述接收电流信号采集模块、所述脉冲信号采集模块、及所述电压信号采集模块发送的信号；

所述流量计信号通用数字转换器还包括分别与处理器连接的CAN通信模块和RS485通信模块；其中，CAN通信模块用于与主站通信，CAN通信模块用于实现将流量信号以CAN协议的形式传给主站；RS485通信模块8用于与主站通信，RS485通信模块用于实现将流量信号以modbus协议的形式传给主站。

优选的，上述电流信号采集模块包括用于输入电流信号的IN接入端，GND端，及电压跟随器，所述IN接入端和电压跟随器之间连接有采样电阻，所述IN接入端和GND端之间连接有分压电阻；所述电压跟随器接收和输出分压电阻上的电压并输出端RC低通滤波信号。

优选的，上述电压信号采集模块包括用于输入电压信号的IN接入端，电压跟随器，连接于IN接入端和电压跟随器输入端之间的分压电阻，所述电压跟随器接收IN输入端输入的电压并输出滤波信号。

优选的，上述述脉冲信号采集模块包括用于输入脉冲信号的IN接入端，OUT输出端，对信号进行整形的施密特触发器，连接于IN接入端和施密特触发器输入端之间的分压电阻，及连接于施密特触发器和OUT输出端之间的限流电阻。

优选的，上述CAN通信模块为TJA1050芯片，RS485通信模块为MAX3485芯片。

优选的，上述处理器为Arm Cortex-M3处理器。

优选的，上述电流信号采集模块3为4-20mA电流信号采集模块，电压采集模块5为0-5V信号采集模块，脉冲信号采集模块为0-15KHz脉冲信号采集模块。

优选的，上述电流信号采集模块、脉冲信号采集模块、及电压信号采集模块共同组成流量计通用输入接口。

优选的，上述转换器还包括与处理器连接的显示模块，用于接收用户设置的流量计对应的ID号、波特率，及选择对应的信号接口和总线接口。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型的转换器能够基于多种通讯协议，如CAN总线通信和RS485总线通信，集成多种流量采集模块，从而能够兼容多种流量计信号形式；并且使用触摸屏进行操作，可远程的、实时的观测和控制的数字转换器，从而适应不同设备带来的变化。

附图说明

图1是本实用新型流量计信号通用数字转换器的原理图；

图2是本实用新型流量计信号通用数字转换器的4～20mA信号采集模块的原理图；

图3是本实用新型流量计信号通用数字转换器的0～5V信号采集模块的原理图；

图4是本实用新型流量计信号通用数字转换器的脉冲信号采集模块的原理图；

图5是本实用新型流量计信号通用数字转换器的流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，并不能用来限制本实用新型的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的各种方式可以相互组合。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本实用新型公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本实用新型实施例流量计信号通用数字转换器包括处理器1、用于采集流量计中的电流信号的电流信号采集模块3、用于采集流量计中脉冲信号的脉冲信号采集模块4、及用于采集流量计中的电压信号的电压信号采集模块5；其中，处理器1分别与电流信号采集模块3、脉冲信号采集模块4、及电压信号采集模块5连接并且接收电流信号采集模块3、脉冲信号采集模块4、及电压信号采集模块5发送的信号；

如图1所示，本实用新型实施例流量计信号通用数字转换器还包括分别与处理器1连接的CAN通信模块2和RS485通信模块8。其中，CAN通信模块2用于与主站通信，CAN通信模块用于实现将流量信号以CAN协议的形式传给主站；RS485通信模块8用于与主站通信，RS485通信模块用于实现将流量信号以modbus协议的形式传给主站。

优选的，本实用新型的电流信号采集模块3为4-20mA电流信号采集模块，电压采集模块5为0-5V信号采集模块，脉冲信号采集模块为0-15KHz脉冲信号采集模块。其中，电压信号采集模块3、脉冲信号采集模块4、电流信号采集模块5使用电压跟随器作为缓冲，用于采集流量计中的电流信号。4-20mA信号采集模块3、脉冲信号采集模块4、0-5V信号采集模块5共同组成流量计通用输入接口7，用于兼容绝大部分流量计的输入信号。

如图1所示，本实用新型实施例流量计信号通用数字转换器还包括与处理器1连接的显示模块，用于接收用户设置的流量计对应的ID号、波特率，及选择对应的信号接口和总线接口。具体的，当采集流量计中的电流信号时，显示模块可以接收用户选择的确定采用电流信号采集模块进行电流信号采集，当设备通讯协议为modbus通讯协议，则显示模块可以接收用户选择确定当前通讯模块为CAN通讯模块。

如图2所示，所述电流信号采集模块包括用于输入电流信号的IN接入端，GND端，及电压跟随器，所述IN接入端和电压跟随器之间连接有采样电阻，IN接入端和GND端之间连接有分压电阻；IN接入端和电压跟随器之间连接有165R的分压电阻；电压跟随器接收和输出分压电阻上的电压并输出端RC低通滤波信号。具体的，4-20mA电流信号采集电路电流信号从IN接入，通过165R电阻流向GND，运算放大器组成电压跟随器，接收和输出165R采样电阻上的电压，运放输出端RC低通滤波。4-20mA信号采集模块通过采集165欧姆电阻上的电压，电压信号经过电压跟随器后采用stm32内部ADC模块采集。

如图3所示，所述电压信号采集模块包括用于输入电压信号的IN接入端，电压跟随器，连接于IN接入端和电压跟随器输入端之间的分压电阻，所述电压跟随器接收IN输入端输入的电压并输出滤波信号。具体的，0-5V电压信号采集电路电压信号从IN接入，由于单片机能识别的模拟电压信号范围是0-3.3V，所以要在运放输入端接电阻分压，输出滤波。0-5V信号采集模块通过电阻分压为0-3.3V信号，电压信号经过电压跟随器后采用stm32内部ADC模块采集

如图4所示，所述述脉冲信号采集模块包括用于输入脉冲信号的IN接入端，OUT输出端，对信号进行整形的施密特触发器，连接于IN接入端和施密特触发器输入端之间的分压电阻，及连接于施密特触发器和OUT输出端之间的限流电阻。具体的，0-15KHz脉冲信号采集电路脉冲信号电平是0-8V，所以同样要在输入端分压，同时要对信号进行整形，输出是用1K电阻限流。脉冲信号采集模块采用分压为TTL电平信号后使用74HC14施密特触发器对输入信号进行整形。

优选的，本实施例中CAN通信模块采用TJA1050芯片，RS485通信模块采用MAX3485芯片。

本实施例中的处理器1为stm32嵌入式控制器，优选的，为基于Arm Cortex-M3处理器，作为系统的核心，ARMCortex-M3内核的预取部件具有分支预测功能，可以预取分支目标地址的指令，使分支延迟减少到一个时钟周期。Arm Cortex-M3处理器基于ARM嵌入式处理器的片上系统解决方案可应用于企业应用、汽车系统，家庭网络和无线技术等市场领域。ARM Cortex-M3系列提供了一个标准的体系结构来满足以上各种技术的不同性能要求，其包含的处理器基于ARMv7架构的三个分工明确的部分。A部分面向复杂的尖端应用程序，用于运行开放式的复杂操作系统；R部分针对实时系统；M部分为成本控制和微控制器应用提供优化。Cortex-M3是首款基于ARMv7-M架构的处理器，是专门为了在微控制器，汽车车身系统，工业控制系统和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用领域实现高系统性能而设计的，它大大简化了可编程的复杂性，使ARM架构成为各种应用方案(即使是最简单的方案)的上佳选择。

本实施例转换器工作时，首先按照流量计使用的信号连接对应的接口，同时与控制器使用RS485或CAN总线连接。然后通过触屏设置流量计对应的ID号，设置波特率，选择对应的信号接口和总线接口，最后按下确认开始转换。优选的，本实施例中的显示模块为可接收用户操作的触摸屏。

具体的，图5所示，步骤1)进行初始化，步骤2)扫描触摸屏；步骤3)接收用户的择输入的端口；步骤4)采集流量数据；步骤5)显示流量值；步骤6)通过CAN协议或者RS485总线向主站发送流量信号。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种流量计信号通用数字转换器，其特征在于，包括处理器、用于采集流量计中的电流信号的电流信号采集模块、用于采集流量计中脉冲信号的脉冲信号采集模块、及用于采集流量计中的电压信号的电压信号采集模块；其中，所述处理器分别与所述电流信号采集模块、所述脉冲信号采集模块、及所述电压信号采集模块连接并且接收电流信号采集模块、所述脉冲信号采集模块、及所述电压信号采集模块发送的信号；

所述流量计信号通用数字转换器还包括分别与处理器连接的CAN通信模块和RS485通信模块；其中，所述CAN通信模块与主站通信，用于实现将流量信号以CAN协议的形式传给主站；RS485通信模块8用于与主站通信，用于实现将流量信号以modbus协议的形式传给主站。

2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于：所述电流信号采集模块包括用于输入电流信号的IN接入端，GND端，及电压跟随器，所述IN接入端和电压跟随器之间连接有采样电阻，所述IN接入端和GND端之间连接有分压电阻；所述电压跟随器接收和输出分压电阻上的电压并输出端RC低通滤波信号。

3.根据权利要求2所述的转换器，其特征在于:所述电压信号采集模块包括用于输入电压信号的IN接入端，电压跟随器，连接于IN接入端和电压跟随器输入端之间的分压电阻，所述电压跟随器接收IN输入端输入的电压并输出滤波信号。

4.根据权利要求3所述的转换器，其特征在于:所述脉冲信号采集模块包括用于输入脉冲信号的IN接入端，OUT输出端，对信号进行整形的施密特触发器，连接于IN接入端和施密特触发器输入端之间的分压电阻，及连接于施密特触发器和OUT输出端之间的限流电阻。

5.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于:所述CAN通信模块为TJA1050芯片，RS485通信模块为MAX3485芯片。

6.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于：所述处理器为Arm Cortex-M3处理器。

7.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于：所述电流信号采集模块3为4-20mA电流信号采集模块，电压采集模块5为0-5V信号采集模块，脉冲信号采集模块为0-15KHz脉冲信号采集模块。

8.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于:所述电流信号采集模块、脉冲信号采集模块、及电压信号采集模块共同组成流量计通用输入接口。

9.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于:所述转换器还包括与处理器连接的显示模块，用于接收用户设置的流量计对应的ID号、波特率，及选择对应的信号接口和总线接口。