CN2108900U

CN2108900U - 一种微电脑多功能流量表头

Info

Publication number: CN2108900U
Application number: CN 91230163
Authority: CN
Inventors: 黄炎基; 申光辉; 黄凤楼
Original assignee: CHONGQING METERS FACTORY
Current assignee: CHONGQING METERS FACTORY
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1992-07-01

Abstract

一种微电脑多功能流量表头。

本实用新型属于流量计量测试技术领域。它涉及一种测试计量各种流量的高精度测试仪器。它是一种微电脑多功能通用电子表头，能和多种流量计量体配合组成高精度智能流量计。实际上它不仅将流量表头和流量脉冲转换器以及二次仪表综合在一起，且具有温度补偿、压力补偿，计算机通信及流量控制等功能，因而具有精度高、成本低、性能价格比高，通用性好，可靠性强，体积小，使用方便，广泛应用于石油、化工、食品等行业特点。

Description

本实用新型属于流量计量测试技术领域，它涉及一种测试计量多种流量的高精度测试仪器。

精确的计量被测管道中的流量，是流量计最基本的功能，把在线检测到的流量数据及时传送到中心控制室计算机并接受中心控制室命令，在线对流量进行调节与控制，使流量计量与控制自动化是流量计研究与发展的目标。

普通的机械式流量表头，例如腰轮流量计，（详见LL－25～100产品说明书），由流量计量室和机械式表头两大部分构成，机械式流量表头由外壳1、表头玻璃3、玻璃压盖4，以及进行标度变换的齿轮传动机构，显示累积流量的字轮或指针、流量值刻度表面构成。若要指示质量流量，必须另外配以流量二次仪表，或大量机械附加机构。这种表头及其测试，村在体积大、成本高、通用性差、安装不便，特别是缺少温度补偿与压力修正机构，在温度和压力变化时，流量计量精度低，同时还不能在线完成流量数据的通讯，以及在线进行流量的调节与控制。《便携式智能水表》（详见中国专利CN87206820U）的表头部份，由霍尔开关集成电路、单片机系统、发光数码管显示器和外壳组成，它提高了表头灵敏度，且能显示出累计流量和瞬时流量，但仍不能克服上述其他缺点，特别是不能与多种流量计量体配合构成流量计，使应用受到局限。它仅能现场显示流量，不能在线向计算机传送流量数据与接收中心计算机命令，以及在线进行流量调节与流量控制，不便实现在线流量计量与控制的自动化。

本实用新型的目的在于克服上述表头的不足，提出一种易于与多种流量计量体配合工作，且流量计量精度高、可靠性好，并能实现在线流量计量、控制与通讯自动化的多功能流量表头。

本实用新型的目的可以通过如下具体措施来达到：

本实用新型所提供的微电脑多功能流量表头，其结构组成如图1所示。它除包括表头外壳1、标头玻璃3、玻璃压盖4，还包括流量调节器、流量脉冲转换器12、以及通常放在二次仪表内的温度补偿电路、压力补偿电路，流量定量控制电路，和计算机通讯电路。它们都安装在表头外壳里的主电路板6上。图2为各部份的连接关系图。图2中12为流量脉冲转换器，它的结构参见图3。它仅由钕铁硼永久磁钢21、检测线圈骨架23、检测线圈24和固定罩20构成。检测线圈24绕在检测线圈骨架23上，直径为钕铁硼钢21紧固在线圈骨架中心园孔里，流量信号由引出导线22输出，由固定罩20安装在外壳1内底面上。

图2中8为温度信号输入插座。它与安装在流体管道上的温度传感器28插头联接，其温度信号通过插座8与导线送到主电路板6上。当中经1／4LM324U_1－3进行电压放大后，进入U₇的ACH₄A／D转换口。（参见图4）

图2中9为压力信号输入插座。它是安装在外壳1上的，并与安装在流体管道上的压力感器29插头联接，其压力信号（压力电压信号）通过插座9与导线送到主电路板上。（参见图4）即经1／4LM324U_1－4电压放大送入U₇的ACH₅A／D转换口。

图2中10为通讯及外供电源插座，它安装在外壳1上，并用导线将±12V和±5V电源引出。把上级计算机下达的命令或数据送入U₂1488进行电平转换后，再送到主电路6上的U₇的RXD引脚；系统传给上级计算机的数据及请求，由U₇的TXD引脚发出，经U₃1487进行电平转换，由通讯及外电源插座10送出。（参见图4）

图2中11为控制信号输出插座，它安装在外壳1上，并用导线与主电路板6联接。把U₇PWM引脚和HSO.5引脚输出的，脉冲调制电压信号（或电位信号）经R₀、C₀，R₁、C₁滤波平滑处理后经U₄、U₅1413放大后送出控制信号。（参见图4）

图4中U₆为12位液晶显示器。液晶背极BP的方波由U₇的HSO.0～0提供，U₇P3.0～7脚与U₆的显示段码位相联接。U₇的P_4.0～₇，HS0.1～4为位选线与U₆的位线相联接。U₆可显示现场瞬时流量、累积流量、质量流量、温度、压力、参数值及其特征代号。

图4中的U₇8798为准16位高性能单片计算机，是全系统的数据处理、通讯、显示、控制的核心。U₈为键盘由16个键组成，其中0～9为10个数字键，F₁～F₆为6个功能键、数字键输入数据。U₉为晶振与电容C₂、C₃构成时基振荡电路，为系统提供时基。二极管D₁、电阻R₂、电容C₄和复位键F₁构成系统的复位电路。当系统上电或按动复位键时，系统复位，从固化在8798芯片里的主程序入口处进入，不断地检测流量，显示累积流量值，有键按下则显示相应内容执行相应命令。

本实用新型工作过程是这样的：当流体通过流量计量体时，带动发讯码盘或叶轮转动表头里的流量脉冲转换器12检测码盘齿或叶片的有与无，把流量转变为电脉冲信号，经主电路板6的电压放大和整形电路送入单片机系统，在固化在单片机系统中的程序的作用下，取出经电压放大后的温度信号和压力信号，经过数据处理，得到温度补偿和压力补偿（修正）后的精确的瞬时流量值、累积流量值、体积流量值和质量流量值，并按照中心控制计算机命令或表头键盘的命令，向上级计算机发送流量数据，进行流量控制与调节。流量脉冲转换器12每产生一个信号就重复一次上述过程，不断重复上述过程就实现了对流量的高精度计量。当需要或U₇RXD引脚接收到上级计算机发送指示符时，可调中断通讯接收程序接收上级计算机命令；当需要或U₇RXD引脚接收到上级计算机接收指示符时，可调中断通讯发送程序，U₇TXD发出数据，经U₃1489电平转换后，发送到上级计算机。当需要对瞬时流量进行调节和控制时，由U₇PWM引脚和HS0.5引脚输出的脉冲调制信号经滤波电路，再放大通过控制信号输出插座11输出到控制流量调节阀。当需要进行流量输出量定量控制时，当单次流量快达到定量时，由HS0.5发出一次关电磁阀信号关闭第一电磁阀；当单次流量达到定量值时PWM发出关电磁阀信号关闭第二电磁阀，停止流量输出。从而实现对输出流量的准确控制。

本实用新型与已有技术相比，有着如下的优点与效果：

1、它把流量脉冲转换器、8798单片机及流量温度、压力信号处理装置、流量调节（控制）器，显示器和通讯机构合为一体，构成具有广泛用途的多功能智能流量表头，且体积小，使用方便，降低了成本；具有较高的性能价格比，提高了系统的抗干扰能力和可靠性。

2、它失掉了传统的流量机械表头中的机械齿轮传动机构，减小了摩擦阻力，提高了计量精度；例如与普通0.5级腰轮流量计计量体配合就能生产0.2级高精度流量计。

3、它通用性和适应性强，可与多种流量计量体结合成智能流量计量计（如智能腰轮流量计、椭园齿轮流量计、孔板……等）。在基本不改变硬件的基础上，适当改变流量数据处理软件，就能构成不同类型和不同用途的智能流量计。

4、它具有流量温度、压力补偿电路和功能，因而在温度和压力波动的工况下能够准确地计量流量，有效地提高流量计量与控制水平。

5、它具有现场流量调节器、流量控制器和与上级计算机通讯的装置，便于实现流量在线计量与控制的自动化。

本实用新型在石油。化工、食品工业等领域中有广泛的应用和发展前途，具有较大的社会价值和经济价值。

图1为微电脑多功能流量表头整体结构示意图；

图2为《表头》各部分的联接图；

图3为流量脉冲转换器结构示意图；

图4为《表头》电原理框图；

图5为本实用新型的实施例图。

图中：1表外壳、2与流量计量体联接螺钉、3表头玻璃、4玻璃压盖、5螺钉、6主电路板、7支柱、8温度信号输入插座、9压力信号输入插座、10通讯及外供电源插座、11控制信号插座、12流量脉冲转换器、13腰轮流量计或椭园齿轮流量计的发讯码盘（或涡轮流量计量体和涡轮叶片）、14流量计量体、20固定罩、21钕铁硼永久磁钢、22流量信号引出导线、23检测线圈骨架、24检测线圈、25电磁阀（或调节阀）、26本实用新型在图5中所处位置、27中心控制室计算机、28温度传感器、29压力（压差）传感器。

图5是本实用新型构成的智能流量计。把本实用新型26，通过螺钉2，紧固在流量计量体14上，安装在主管道上的温度传感器29、压力传感器28，通过电缆和插头分别与本实用新型外壳1上的温度信号输入插座8、压力信号输入插座9和控制信号输出插座11联接，便构成智能流量计。图中14可以配上腰轮流量计量体，也可配上涡轮流量计量体，或其他流量计量体，构成不同类型的智能流量计。

当流体通过流量计量体14（比如腰轮流量计量体，或涡轮流量计量体），推动发讯码盘或涡轮叶片13转动，本实用新型中的流量脉冲转换器12检测到码盘上齿形（或叶片）的周期性有无变化，产生周期性的对应的交变信号送入主电路板6上的U₁LM324，进行电压放大和整形，产生出矩形流量脉冲，送入8798的HSI.0口，每到一个流量脉冲，8798产生一次中断，调用一次流量累计中断服务程序，把经过压力修正和温度补偿的单位脉冲流量进行累加，同时使瞬时流量脉冲读数器加1，为计算瞬时流量作准备。单位脉冲流量是由软件定时器1、2中断服务程序共同确定的。软件定时器1中断服务程序，根据瞬时流量脉冲计数器的计数值，查固化在U₇EPROM中的流量表，求出瞬时流量，同时将瞬时流量脉冲计数器清零，再查由软件定时器2中断服务程序启动A／D转换获得的温度和压力，并进行温度补偿计算得到一个瞬时流量，再进行压力修正计算，最后得到一个瞬时量，不断重复上述过程，就可实现对管道流量的高精度计量。

图5中检测线圈24的导线为直径0.06～0.07高强度漆包线，检测线圈骨架直径12，钕铁硼永久磁钢直径为2，温度传感器28为SL134M集成温度传感器，压力传感器29为CY×600B半导体集成压力传感器（系甘肃749厂生产产品）。

Claims

1、一种微电脑多功能流量表头，包括外壳1、表头玻璃3、和玻璃压盖4，其特征是：它还包括流量调节器、流量脉冲转换器12，以及通常属于二次仪表内的温度补偿电路、压力补偿电路、流量定量控制电路，和计算机通讯电路；并且它们都安装在同一外壳1里，和主电路板6连接。

2、根据权利要求1所述的微电脑多功能流量表头，其特征是：它的流量脉冲转换器12仅由钕铁硼永久磁钢21、检测线圈骨架23、检测线圈24和固定罩20构成；它们产生的脉冲信号直接接到主电路板6上；它并且用固定罩20固定在外壳1上，其磁钢轴线通过表外壳中心。

3、根据权利要求1所述的微电脑多功能流量表头，其特征是：它的安装在外壳1上的温度信号输入插座8，是与安装在流体管道上的温度传感器28插头联接，其温度信号通过插座8与导线送到主电路板6上。

4、根据权利要求1所述的微电脑多功能流量表头，其特征是：它的安装在外壳1上的压力信号输入插座9，是与安装在流体管道上的压力传感器29插头联接，其压力信号通过插座9与导线送到主电路板6上。

5、根据权利要求1所述的微电脑多功能流量表头，其特征是：它的安装在外壳1上的通讯及外供电源插座10，与安装在外壳里的主电路板6是通过导线连接的。

6、根据权利要求1所述的微电脑多功能流量表头，其特征是：它的安装在外壳1上的输出控制信号插座11与安装在外壳里的主电路板6是通过导线连接的。

7、根据权利要求1所述的微电脑多功能流量表头，其特征是：它的主电路板由U₇8798单片机、U₉6MH₂晶振、U₁LM324集成运放、U₂／488电平转换电路、U₃1489电平转换电路、U₄、U₅1413功率放大，U₆液晶显示器，U₈键盘4×4、16键键盘（其中0～9为10个数字键，6个功能键）等组成，它们都安装在同一块印刷电路板上。