CN212008645U - 一种流体流速检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流体流速检测系统，包括涡轮流量计和电路板，所述电路板包括信号处理模块、控制模块、数模转换模块和电压转电流模块，所述涡轮流量计包括磁电感应式传感器；所述信号处理模块的输入端与磁电感应式传感器的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与数模转换模块的输入端连接，所述电压转电流模块的输入端与数模转换模块的输出端连接。本实用新型能够显示流体瞬时流速，具有实时性好的特点。本实用新型可以广泛应用于流体流速检测技术领域。

Description

一种流体流速检测系统

技术领域

本实用新型涉及流体流速检测技术领域，特别是涉及一种流体流速检测系统。

背景技术

涡轮流量计作为一种测量流体流速的精密仪器，包括涡轮叶片、导流管和磁电感应式传感器等，流体在流动时，会带动涡轮叶片转动，涡轮叶片在转动时会切割导流管内的线圈，由于涡轮叶片具有导磁性，在切割线圈时会改变线圈的磁通量，从而在磁电感应式传感器输出电脉冲信号，多个电脉冲信号形成矩形脉冲波，通过计算单位时间内矩形脉冲波的电脉冲信号的数量来计算流体流速。

此种计算流体流速的方式，需要获取一段时间内的矩形脉冲波的电脉冲信号的个数，才能进行流体流速的计算，对于需要实时显示流体流速和流体的瞬时流速的场合，该种方式不能满足实时性的要求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种流体流速检测系统。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种流体流速检测系统，包括涡轮流量计和电路板，所述电路板包括信号处理模块、控制模块、数模转换模块和电压转电流模块，所述涡轮流量计包括磁电感应式传感器；

所述信号处理模块的输入端与磁电感应式传感器的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与数模转换模块的输入端连接，所述电压转电流模块的输入端与数模转换模块的输出端连接。

进一步，所述电路板还包括通信模块，所述通信模块与控制模块连接。

进一步，所述电路板还包括第一降压模块，所述第一降压模块的输出端与电压转电流模块的输入端连接。

进一步，所述电路板还包括第二降压模块，所述第二降压模块的输出端与控制模块的输入端连接。

进一步，所述电路板还包括线性降压模块，所述线性降压模块的输出端分别与控制模块的输入端和数模转换模块的输入端连接。

进一步，述电压转电流模块采用型号为XTR111的电流输出芯片。

进一步，所述数模转换模块采用型号为DAC7512的数模转换芯片。

进一步，所述信号处理模块采用型号为LM358的运算放大器芯片。

进一步，所述通信模块采用型号为MAX3232CSE的MAX232芯片。

进一步，所述第一降压模块采用型号为MP2451的降压芯片。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过信号处理模块对磁电感应式传感器输出的电磁信号进行处理得到脉冲信号，通过计算脉冲信号的脉宽得到实时流速信号，并通过数模转换模块和电压转电流模块和通信模块将实时流速信号以电压形式和电流形式显示出来，能够显示流体瞬时流速，具有实时性好的特点。

附图说明

图1为本实用新型的电路板的模块框图；

图2为本实用新型的涡轮流量计结构示意图；

图3为本实用新型的的信号处理模块的电路原理图；

图4为本实用新型的控制模块的电路原理图；

图5为本实用新型的数模转换模块的电路原理图；

图6为本实用新型的电压转电流模块的电路原理图；

图7为本实用新型的通信模块的电路原理图；

图8为本实用新型的第一降压模块的电路原理图；

图9为本实用新型的第二降压模块的电路原理图；

图10为本实用新型的线性降压模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。

针对现有的涡轮流量计无法解决流体流速的实时性的问题，本实用新型提出了一种流体流速检测系统，如图1和图2所示，该流体流速检测系统主要包括涡轮流量计和电路板，如图1所示，所述电路板包括信号处理模块、控制模块、数模转换模块、电压转电流模块、通信模块、第一降压模块、第二降压模块和线性降压模块；

如图2所示，所述涡轮流量计包括涡轮叶片1、导流器2、磁电感应式传感器3和外壳4；

所述磁电感应式传感器的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与数模转换模块的输入端连接，所述控制模块还与通信模块连接，所述数模转换模块的输出端与电压转电流模块的输入端连接，所述第一降压模块的输出端与电压转电流模块的输入端连接，所述第二降压模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述线性降压模块输出端分别与控制模块的输入端和数模转换模块的输入端连接。

其中，信号处理模块，用于对磁电感应式传感器的输出信号进行处理。如图3所所示，所述信号处理模块采用型号为LM358的运算放大器芯片U7为核心元件，所述LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器。在本实施例中，LM358的第一个放大器用于对输入的电磁信号进行放大得到放大电磁信号，第二个放大器用于电压比较，根据放大电磁信号输出脉冲信号。磁电感应式传感器输出的电磁信号从排针P12输入，利用LM358的第一个运算放大器对输入的电磁信号进行放大得到放大电磁信号，放大电磁信号从LM358的第一引脚输出，并且作为LM358的第二个放大器的输入信号，放大电磁信号从LM358的第六引脚输入，比较的基准电压由LM358的第五引脚提供，通过调节LM358的第五引脚所连接的第三十二电R32阻和第三十八电阻R38，来决定基准电压的大小，通过将放大电磁信号与基准电压进行比较，大于基准电压的放大电磁信号，其对应输出为5V的高电平信号，小于基准电压的放大电磁信号，其对应输出为0V的低电平信号，高电平信号和低电平信号组成如图2所示的脉冲信号6。

控制模块，用于对脉冲信号进行处理得到实时流速信号。如图4所示，所述控制模块由单片机U1和单片机外围电路组成。其中单片机U1可选用型号为STC8F2K08S2的单片机。

流体流速越快，磁电感应式传感器的输出频率越高，脉冲信号的脉宽就越小，因此，可通过脉冲信号的脉宽计算流体流速。利用控制模块的定时功能，如图2所示，计算信号处理模块输出的脉冲信号的脉宽T，并根据脉冲信号的脉宽T，计算出实时流速信号，计算出的实时流速信号为数字型的、电压型的实时流速信号。

数模转换模块，用于将控制模块输出的数字型的实时流速信号转换为模拟型的实时流速信号。如图5所示，数模转换模块采用型号为DAC7512的数模转换芯片U5作为核心元件。控制模块输出的数字型的实时流速信号从所述DAC7512的第四引脚输入，DAC7512将输入的数字型的实时流速信号转换为模拟型的实时流速信号并将该模拟型的实时流速信号从第一引脚输出。

电压转电流模块，用于将数模转换模块输出的电压型的、模拟型的实时流速信号转换为电流型的、模拟型实时流速信号。如图6所示，所述电压转电流模块采用型号为XTR111的电流输出芯片U6为核心元件。数模转换模块输出的电压型的实时流速信号从所述XTR111的第六引脚输入，XTR111的第2引脚输出电压型的实时流速信号对应的电流型的实时流速信号，该电流型的实时流速信号的取值范围在[4，20]mA。

通信模块，用于实现控制模块将实时流速信号传输至外设，所述外设包括PLC、PC等。如图7所示，所述通信模块采用型号为MAX3232CSE的MAX232芯片U12，所述MAX3232CSE用于电平信号转换，用于将控制模块输出的TTL电平信号形式的实时流速信号转换为MODBUS协议RS-232电平信号形式的实时流速信号，控制模块按照MODBUS协议将实时流速信号封装完毕，通过所述MAX3232CSE进行电平转换，从而输出MODBUS协议RS-232电平信号，最终将实时流速信号传输给外设。

第一降压模块，用于为电压转电流模块提供直流电压。如图8所示，第一降压模块采用型号为MP2451的降压芯片U2做为核心元件。所述MP2451的输入电压范围为[3.3，36]V，所述MP2451的第四引脚的连接有第十五分压电阻R15和第十六分压电阻R16，通过调节第十五电阻R15和第十六分压电阻R16的阻值可以调节降压模块的输出电压的大小。

第二降压模块，用于为控制模块提供直流电压。如图9所示，第二降压模块也采用型号为MP2451的降压芯片U3做为核心元件。在第二降压模块中，所述MP2451的第四引脚连接有第三十五分压电阻R35和第三十六分压电阻R36，通过调节第三十五电阻R35和第三十六分压电阻R36的阻值可以调节第二降压模块的输出电压的大小。

线性降压模块，用于为数模转换模块和控制模块提供模拟参考电压。如图10所示，所述线性降压模块采用型号为TL431的电压基准芯片Q3，所述TL431的第一引脚分别与第十一电阻R11和第十二电阻R12连接，通过调整第十一电阻R11和第十二电阻R12的阻值，可以改变TL431的第三引脚的输出电压的大小。

本实用新型的工作原理如下：

系统上电后，信号处理模块对实时输入的电磁信号先后进行放大处理和比较处理，得到脉冲信号，控制模块采用定时功能计算每一个脉冲信号的脉宽T，并根据脉宽T和流体流速之间的关系，计算得到实时流速信号，得到的实时流速信号是数字型的、电压型的，因此采用数模转换模块将数字型的实时流速信号转换为模拟型的实时流速信号，至此，输出的实时流速信号以0-5V的模拟电压的形式显示出来。

此外，还设置了电压转电流模块，利用电压转电流模块将数模转换模块输出的模拟型的、电压型的实时流速信号转换为模拟型的、电流型的实时流速信号，电压转电流模块输出的实时流速信号以4-20mA的电流的形式显示出来。

此外，还采用通信模块将实时流速信号打包发送给外设。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种流体流速检测系统，其特征在于，包括涡轮流量计和电路板，所述电路板包括信号处理模块、控制模块、数模转换模块和电压转电流模块，所述涡轮流量计包括磁电感应式传感器；

所述信号处理模块的输入端与磁电感应式传感器的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与数模转换模块的输入端连接，所述电压转电流模块的输入端与数模转换模块的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述电路板还包括通信模块，所述通信模块与控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述电路板还包括第一降压模块，所述第一降压模块的输出端与电压转电流模块的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述电路板还包括第二降压模块，所述第二降压模块的输出端与控制模块的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述电路板还包括线性降压模块，所述线性降压模块的输出端分别与控制模块的输入端和数模转换模块的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述电压转电流模块采用型号为XTR111的电流输出芯片。

7.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述数模转换模块采用型号为DAC7512的数模转换芯片。

8.根据权利要求1所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述信号处理模块采用型号为LM358的运算放大器芯片。

9.根据权利要求2所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述通信模块采用型号为MAX3232CSE的MAX232芯片。

10.根据权利要求3所述的一种流体流速检测系统，其特征在于，所述第一降压模块采用型号为MP2451的降压芯片。

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