CN2124462U - 一种电、水、气量计量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多路电、水、气量的计量系
统。它采用与目前的抄表装置完全不同的原理，用结
构简单的传感器测得各点的电流强度及水流、气流速
度，将这些强度量转化为电信号，经多路开关送至单
片计算机分别直接累加，最后乘上循环一次所用的时
间就直接获得了流量。使用这种技术将实现分散采
样、集中计量、集中显示，可完全取代现在的电、水、气
表，并使成本降低80％，而且可以节省人力，以及实
现分时计费等多种功能。
Description
本实用新型涉及一种电、水、气量的计量系统。
目前普遍采用的是机械的或电子的电度表、水表和煤气表，结构复杂，成本较高，而且由于是分散计量显示，需要人工抄表。中国专利申请CN1051083A以及CN1030135A等提出了改进方案，采用远距离抄表装置实现了集中显示。但这只是简单地代替了人工抄表过程，整个系统仍分为计量和显示两部分，不仅离不开现在的电、水、气表，还要对它们进行改装，成本较高。中国专利申请CN2069997U提出的方案实现了集中计量，但要求使用较复杂的电远传型流量计，而且采集的信号为脉冲信号，增加了系统的复杂程度。
这些方案的共同特点是：对每一检测点的流量进行连续记录，这样虽然从理论上可以获得流量的精确值，但是每一检测点都需要独用的记录装置，不易做到集中显示，而且往往需要转动机构，用转过的圈数代表流过的电、水、气量，从而使仪表变得复杂。
至于已投入使用的各种电脑流量仪，仅能对流体进行测量，而且只有一路或很少的几路，适合于精确测量场合，平均每路成本很高，不易推广到精度要求不很高（1％）的家庭或工厂使用。
本实用新型的目的是这样实现的：参看图1所示的框图，传感器（1）测得各检测点的电流强度、水流及气流速度，以电压或电流强度的形式在多路开关（2）的控制下依次经采样保持电路（3）、模数转换器（4）送入单片机（5），在与传感器一一对应的存贮单元中分别进行累加，最后的结果乘上一个系数作为流量的近似值。对于测电流来说，这个系数就是对所有检测点都检测一遍所需的时间；若是测水流或气流，还要考虑管径等因素。对于非线性输出的电信号，要由计算机进行计算后再累加。这些是已有技术，不再详述。
图1为本实用新型实施例的结构框图；图2为计量过程原理图；图3为钳式电流互感器；图4为测液体或气体流速的带有电阻应变片的悬臂式叶片；图5为CMOS集成流量传感器的外观图；图6为CMOS集成流量传感器的电路图。
在图1中：
1.电流强度及水流、气流速度传感器 2.多路开关
3.采样保持电电路 4.模数转换器
5.单片机8031 6.程序存贮器
7.掉电保护电路 8.数据存贮器
9.电源 10.打印机
在图3中：
1.用户电线 2.铁芯 3.线圈 4.填充材料
5.整流滤波电路 6.直流电压输出
在图4中：
1.流体管道 2.流体流动方向 3.悬臂式叶片
4.电阻应变片 5.电阻应变片输入 6.直流电压输出
在图5中：
T1～T2.场效应管 A.CMOS运算放大器 V.流体流动方向
在图6中：
T1～T2.场效应管 A.CMOS运算放大器 R1～R4.电阻
本实用新型计量过程的原理由图2进行了说明。图中曲线为电流强度或流体速度I随时间t的变化，△t为循环一次所需的时间。曲线下面积就是0时刻到t1时刻的真实流量，阴影部分为记录得到的近似流量。实现间歇检测、集中计量是以牺牲理论上所能获得的精确度为代价的，但误差主要产生在I变化的区间。△t越小，误差越小。考虑到升、降段的补偿作用，再采用运算速度较高的计算机，可使误差控制在1％以内，仍然低于现在使用的电表、水表和煤气表。
本实用新型由于采用的是结构简单、价格低廉的传感器，而且数百个用户共用一套计录装置，不仅成本低，还实现了集中显示，而且可在单片机（或微机系统）中编入固化程序，实现分时计费、自动打印报表等多种功能。可以用比现有计量仪表低得多的成本实现自动化。
实施例：本实施例中要对100个用户实现电、水、气量的自动计量。电流强度传感器采用图3所示的钳式电流互感器，不需要对被测电路进行改动即可进行测量。直流电压输出的范围可根据单片机的要求进行调整，通常选在0～5V。也可采用直流电流输出，范围选在0～10mA或4～20mA。
流速传感器使用图4所示的带有电阻应变片的悬臂式叶片，也可选用图5所示的CMOS集成流量传感器以提高精度。这些都是已有技术。
单片机选用MCS－51系列8031，P1口作为输入部分的地址口，P3口作为输入部分的数据口。依照P1口指定的不同地址，输入电路通过多路开关，可自动将对应的传感器取得的电信号通过P3口引入单片机。图1中W11、W12、W13分别为用户1的电、水、气流传感器；W21、W22、W23为用户2的三种传感器。它们的地址可依次编为00000001，00000010，00000011，00000100，00000101，00000110。从00000001开始，P1口指定地址依次加1，依次输入各传感器输出的电压或电流值，并周期循环。例如当P1口地址指定为00000101，则多路开关就选定用户2的水速传感器，取得代表水速的电压值，在相应的存贮单元和前次值相加。
经过一个循环取得100个用户的300个数据约需0.2秒，把测得的瞬时值作为这0.2秒内的平均值，乘上0.2秒就得到了这0.2秒内的流量。如果这0.2秒内信号无变化，则记录的流量是精确的，否则得到一个近似值。
以电为例，一个功耗一千瓦的用户，假设最坏的情况－－这0.2秒内完全产生误差，每次通断电也只有0.00005度，即使不考虑通、断时记录值的相互补偿，200次通断电也只有0.01度，仅为月耗电量的万分之一。因此系统的精度主要由传感器决定。选用精度高于1％的传感器，就可使本系统的精度优于现在的计量仪表。
本实施例中，300个传感器和单片机系统加在一起，成本不到300个电、水、气表的20％，而且只要一名管理员就可完成100个用户的管理工作。系统的功耗不过50瓦，仅为100个电表功耗的40％。还可以通过增加外设和编入其它程序来实现瞬时流量监测、限流、防窃电等功能。本系统中还可用微机系统来代替单片机及其外设，虽成本增加，但可有更多的功能。
本系统可以灵活使用。例如可改变传感器及地址来把系统分开成为电、水、气量三套独立的计量系统供不同的管理部门控制，也可任意组合使用。
Claims (4)
1、一种由采样元件(1)、多路开关(2)、采样保持电路(3)、模数转换器(4)和单片机或微机系统(5)组成的电、水、气量计量系统；其特征在于所述采样元件为电流强度传感器及水流、气流速度传感器，工作时将各路采样元件(1)测得的电流强、水流及气流速度以电信号的形式经多路开关(2)、采样保持电路(3)和模数转换器(4)依次送入单片机或微机(5)，在相应于不同检测点的各个存贮单元中和前次值直接累加，最后再乘上一个系数，结果作为流量的近似值。
2、根据权利要求1所述的电、水、气量计量系统，其特征在于所述电流强度传感器为钳式电流互感器。
3、根据权利要求1所述的电、水、气量计量系统，其特征在于所述水流、气流速度传感器为带有电阻应变片的悬臂式叶片或CMOS集成流量传感器。
4、根据权利要求1所述的电、水、气量计量系统，其特征在于所述电信号为电流信号或电压信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 92205534 CN2124462U (zh) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 一种电、水、气量计量系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 92205534 CN2124462U (zh) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 一种电、水、气量计量系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2124462U true CN2124462U (zh) | 1992-12-09 |
Family
ID=4951688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 92205534 Granted CN2124462U (zh) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 一种电、水、气量计量系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2124462U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102340312A (zh) * | 2011-07-14 | 2012-02-01 | 唐山智诚电气有限公司 | 一种ad扩展电路及实现多路ad扩展的方法 |
| CN102520243A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-06-27 | 贵州大学 | 家居一表三抄智能电表系统 |
| CN106443170A (zh) * | 2016-07-25 | 2017-02-22 | 毛春梅 | 一种家用计量装置 |
| CN108387269A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-10 | 成都友房科技有限公司 | 一种智能水电气监测装置 |
-
1992
- 1992-04-01 CN CN 92205534 patent/CN2124462U/zh active Granted
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