專利名稱：一種多功能流量積算調(diào)節(jié)儀的制作方法
專利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種多功能流量積算儀，特別是指一種帶有流量PI調(diào)節(jié)和溫壓自動(dòng)補(bǔ)償功能的，適用于液體、蒸汽、天然氣和一般氣體等的流量積算的二次儀表。
二背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上流量積算儀種類很多，由于硬件電路的限制，一般的流量積算儀不同時(shí)具備輸入信號(hào)與單片機(jī)隔離、多種溫壓補(bǔ)償、流量PI調(diào)節(jié)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和定時(shí)抄表功能。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種具備多種信號(hào)類型輸入、多種流量溫壓補(bǔ)償方式及帶有流量PI調(diào)節(jié)等功能的隔離型多功能流量積算調(diào)節(jié)儀。
一種多功能流量積算調(diào)節(jié)儀，電路部分包括信號(hào)采集單元I，數(shù)據(jù)處理單元II，以及輸出單元III；數(shù)據(jù)處理單元II與信號(hào)采集單元I、輸出單元III之間通過(guò)光耦進(jìn)行電氣隔離；輸出單元III包括完成流量變送的流量變送模塊j、輸出流量調(diào)節(jié)信號(hào)的流量調(diào)節(jié)模塊k、提供流量雙限報(bào)警信號(hào)的流量報(bào)警模塊l、完成通信功能的通信模塊m和顯示參數(shù)的數(shù)碼顯示模塊i；其特征是信號(hào)采集單元I包括模擬信號(hào)調(diào)理電路a、模擬開(kāi)關(guān)電路b、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路c和頻率信號(hào)調(diào)理電路d；信號(hào)采集單元I將接受的溫度、壓力或流量信號(hào)，經(jīng)模擬信號(hào)調(diào)理電路a后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)電路b，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路c在微控制器電路e的控制下有序的切換模擬開(kāi)關(guān)電路b，將各路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元II；信號(hào)采集單元I將接受的頻率流量信號(hào)則經(jīng)頻率信號(hào)調(diào)理電路d轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元II；數(shù)據(jù)處理單元II主要包括微控制器電路e、提供微控制器電路e復(fù)位信號(hào)和掉電檢測(cè)信號(hào)的復(fù)位與掉電檢測(cè)電路f、存放程序的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路g及提供定時(shí)方波信號(hào)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路h；模擬開(kāi)關(guān)電路b主要包括模擬開(kāi)關(guān)U103；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路c主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器U104；信號(hào)調(diào)理電路a包括由算放大器U102，電阻R101～R110，電容C101～C103、C108組成的信號(hào)取樣電路，溫度信號(hào)分別經(jīng)電容C101、電阻R104和電容C102濾波，再經(jīng)運(yùn)算放大器U102放大后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103；壓力信號(hào)先經(jīng)取樣電阻R102，再經(jīng)電阻R105、R108分壓，然后經(jīng)C103濾波后接入模擬開(kāi)關(guān)U103；流量信號(hào)先經(jīng)取樣電阻R103，再經(jīng)電阻R106、R109分壓，然后經(jīng)C108濾波后接入模擬開(kāi)關(guān)U103；信號(hào)調(diào)理電路a還包括恒流源芯片U101，產(chǎn)生正負(fù)兩路恒流源分別從相反方向接入熱電阻；信號(hào)調(diào)理電路a還包括由溫度傳感器U105、電阻R114～R116分壓、電容C113～C115組成的熱電偶冷端補(bǔ)償電路，用于熱電偶冷端補(bǔ)償；頻率信號(hào)調(diào)理電路d主要包括定時(shí)器U202，二極管D201、D202，電阻R201，R208電容C201，將頻率信號(hào)整形成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)后經(jīng)光耦隔離送入微控制器U302的27腳；頻率信號(hào)調(diào)理電路還包括由運(yùn)算放大器U201A，U201B，電容C202～C205，電阻R202～R207組成弦波信號(hào)處理電路，將弦波信號(hào)處理后再經(jīng)定時(shí)器U202整形后送入微控制器U302。
數(shù)據(jù)處理單元II中微控制器電路e主要包括微控制器U302，復(fù)位與掉電檢測(cè)電路f主要包括微處理器監(jiān)控器U303，程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路g主要包括地址鎖存器U304、譯碼器U306、程序存儲(chǔ)器U305和與非門U307、U308；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路h主要包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301；微控制器U302的PB口與地址鎖存器U304、譯碼器U306相連；地址譯碼器U306的15腳與實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301的13腳相連；地址譯碼器U306的11腳與與非門U308的4、5腳相連；實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301的23腳與微控制器U302的33腳相連；微處理器監(jiān)控器U303的8腳提供上電復(fù)位信號(hào)與微控制器U302的17腳相連，U303的5腳還提供低電壓檢測(cè)信號(hào)與微處理器U302的18腳和48腳相連。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比，具有通用性強(qiáng)、功能齊全、使用方便等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型還具有流量PI調(diào)節(jié)、壓力自動(dòng)補(bǔ)償、溫度自動(dòng)補(bǔ)償、溫度壓力同時(shí)補(bǔ)償、密度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及定時(shí)抄表功能。
四

附圖1是本實(shí)用新型的原理框圖附圖2是附圖1中信號(hào)采集單元電路部分電氣原理示意圖附圖3信號(hào)采集單元電路頻率信號(hào)調(diào)理電路是數(shù)據(jù)處理單元電氣原理示意圖附圖4是附圖1中數(shù)據(jù)處理單元電路電氣原理示意圖五、具體實(shí)施方案附圖1中電路部分包括信號(hào)采集單元I，數(shù)據(jù)處理單元II，以及輸出單元III；數(shù)據(jù)處理單元II與信號(hào)采集單元I、輸出單元III之間通過(guò)光耦進(jìn)行電氣隔離；信號(hào)采集單元I包括模擬信號(hào)調(diào)理電路a、模擬開(kāi)關(guān)電路b、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路c和頻率信號(hào)調(diào)理電路d；信號(hào)采集單元將接受的溫度信號(hào)Tin、壓力信號(hào)Pin或流量信號(hào)Qin，經(jīng)模擬信號(hào)調(diào)理電路a后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)電路b，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路c在微控制器電路e的控制下有序的切換模擬開(kāi)關(guān)電路b，將各路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元II；頻率流量信號(hào)fin則經(jīng)頻率信號(hào)調(diào)理電路d轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元II；數(shù)據(jù)處理單元II主要包括微控制器電路e、提供微控制器電路e復(fù)位信號(hào)和掉電檢測(cè)信號(hào)的復(fù)位與掉電檢測(cè)電路f、存放程序的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路g及提供定時(shí)方波信號(hào)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路h；輸出單元III包括完成流量變送的流量變送模塊j、輸出流量調(diào)節(jié)信號(hào)的流量調(diào)節(jié)模塊k、提供流量雙限報(bào)警信號(hào)的流量報(bào)警模塊l、完成通信功能的通信模塊m和顯示參數(shù)的數(shù)碼顯示模塊i；數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)光耦分別控制流量變送輸出模塊j、流量調(diào)節(jié)輸出模塊k、流量報(bào)警輸出模塊l和通信輸出模塊m，計(jì)算結(jié)果送數(shù)碼顯示部分i顯示。
附圖2中恒流源U101產(chǎn)生正負(fù)兩路恒流源，作為熱電阻溫度傳感器的激勵(lì)電流，溫度信號(hào)Tin若為熱電阻信號(hào)，信號(hào)分別經(jīng)電容C101、電阻R104和電容C102濾波，再經(jīng)運(yùn)算放大器U102放大后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103的13腳；溫度信號(hào)若為熱電偶信號(hào)，信號(hào)經(jīng)濾波，再經(jīng)運(yùn)放U102放大后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103的13腳；溫度傳感器U105的輸出電壓經(jīng)電阻R115、R116分壓、電容C114濾波后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103的15腳，該信號(hào)用于熱電偶冷端補(bǔ)償，電阻R101用于熱電阻、熱電偶的斷線檢測(cè)；壓力信號(hào)Pin，經(jīng)電阻R102取樣，電阻R105、R108分壓，電容C103濾波后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103的14腳；流量信號(hào)Qin，經(jīng)電阻R103取樣，電阻R106、R109分壓，電容C108濾波后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103；模數(shù)轉(zhuǎn)換器U104在微控制器U302的控制下有序地切換模擬開(kāi)關(guān)U103，對(duì)溫度、壓力、流量信號(hào)分別進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后通過(guò)SPI總線與微控制器U302進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U104的1腳可直接與觸發(fā)器U309的2腳相連或者經(jīng)光隔電路后相連，U104的4腳、11腳、2腳和3腳則可分別直接與U302的24腳、34腳、23腳和22腳相連或者經(jīng)光隔電路后相連。光隔電路可由緩沖器和光耦組成。
附圖3中頻率信號(hào)fin先經(jīng)電阻R201、電容C201濾波，再經(jīng)二極管D201、D202限幅后，可直接進(jìn)入定時(shí)器U202整形或先經(jīng)由運(yùn)放U201構(gòu)成的處理電路，再經(jīng)定時(shí)器U202整形成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，經(jīng)光耦進(jìn)入數(shù)據(jù)處理單元的U302的27腳。
附圖4是對(duì)數(shù)據(jù)處理單元中微控制器U302、外部程序存儲(chǔ)器305和實(shí)時(shí)時(shí)鐘301等作了進(jìn)一步的解釋。微控制器U302的PB口與地址鎖存器U304、譯碼器U306相連，其中U302的42、41、40、36、35、37腳分別與譯碼器U306的1、2、3、4、5、6腳相連；U302的PC口則分別與實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301、程序存儲(chǔ)器U305觸發(fā)器U309相連。譯碼器U306的5腳與與非門U307的1、2腳相連，U306的15腳與實(shí)時(shí)時(shí)鐘301的13腳相連，U306的11腳則與與非門U308的4、5腳相連；與非門307的3、11腳分別與U305的20、22腳相連；實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301的23腳提供定時(shí)方波信號(hào)與U302的33腳相連；微處理器監(jiān)控器U303的8腳提供上電復(fù)位信號(hào)通過(guò)電阻R305、R306、三極管T301組成的OC門與微控制器U302的17腳相連，U303的5腳則分別與U302的18腳和48腳相連；觸發(fā)器U309的5、6腳分別與顯示部分i相連，U309的15、16、19腳分別通過(guò)光耦與流量變送輸出模塊j、流量調(diào)節(jié)輸出模塊k、流量報(bào)警輸出模塊l和通信輸出模塊m相連。
權(quán)利要求1.一種多功能流量積算調(diào)節(jié)儀，電路部分包括信號(hào)采集單元(I)，數(shù)據(jù)處理單元(II)，以及輸出單元(III)；數(shù)據(jù)處理單元(II)與信號(hào)采集單元(I)、輸出單元(III)之間通過(guò)光耦進(jìn)行電氣隔離；輸出單元III包括完成流量變送的流量變送模塊(j)、輸出流量調(diào)節(jié)信號(hào)的流量調(diào)節(jié)模塊(k)、提供流量雙限報(bào)警信號(hào)的流量報(bào)警模塊(l)、完成通信功能的通信模塊(m)和顯示參數(shù)的數(shù)碼顯示模塊(i)；其特征是信號(hào)采集單元(I)包括模擬信號(hào)調(diào)理電路(a)、模擬開(kāi)關(guān)電路(b)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(c)和頻率信號(hào)調(diào)理電路(d)；信號(hào)采集單元(I)將接受的溫度、壓力或流量信號(hào)，經(jīng)模擬信號(hào)調(diào)理電路(a)后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)電路(b)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(c)在微控制器電路(e)的控制下有序的切換模擬開(kāi)關(guān)電路(b)，將各路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元(II)；信號(hào)采集單元(I)頻率流量信號(hào)則經(jīng)頻率信號(hào)調(diào)理電路(d)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元(II)；數(shù)據(jù)處理單元(II)主要包括微控制器電路(e)、提供微控制器電路(e)復(fù)位信號(hào)和掉電檢測(cè)信號(hào)的復(fù)位與掉電檢測(cè)電路(f)、存放程序的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路(g)及提供定時(shí)方波信號(hào)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(h)；模擬開(kāi)關(guān)電路(b)主要包括模擬開(kāi)關(guān)U103；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(c)主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器U104；信號(hào)調(diào)理電路(a)包括由算放大器U102，電阻R101～R110，電容C101～C103、C108組成的信號(hào)取樣電路，溫度信號(hào)分別經(jīng)電容C101、電阻R104和電容C102濾波，再經(jīng)運(yùn)算放大器U102放大后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)U103；壓力信號(hào)先經(jīng)取樣電阻R102，再經(jīng)電阻R105、R108分壓，然后經(jīng)C103濾波后接入模擬開(kāi)關(guān)U103；流量信號(hào)先經(jīng)取樣電阻R103，再經(jīng)電阻R106、R109分壓，然后經(jīng)C108濾波后接入模擬開(kāi)關(guān)U103；信號(hào)調(diào)理電路(a)還包括恒流源芯片U101，產(chǎn)生正負(fù)兩路恒流源分別從相反方向接入熱電阻；信號(hào)調(diào)理電路(a)還包括由溫度傳感器U105、電阻R114～R116分壓、電容C113～C115組成的熱電偶冷端補(bǔ)償電路，用于熱電偶冷端補(bǔ)償；頻率信號(hào)調(diào)理電路(d)主要包括運(yùn)定時(shí)器U202，二極管D201、D202，電阻R201，R208電容C201，將頻率信號(hào)整形成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)后經(jīng)光耦隔離送入微控制器U302的27腳；頻率信號(hào)調(diào)理電路(d)還包括由定時(shí)器U202A，U202B，電容C202～C205，電阻R202～R207組成弦波信號(hào)處理電路，將弦波信號(hào)處理后再經(jīng)定時(shí)器U202整形后送入微控制器U302。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能流量積算調(diào)節(jié)儀，其特征為數(shù)據(jù)處理單元(II)中微控制器(e)主要包括微控制器U302，復(fù)位與掉電檢測(cè)電路(f)主要包括微處理器監(jiān)控器U303，程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路(g)主要包括地址鎖存器U304、譯碼器U306、程序存儲(chǔ)器U305和與非門U307、U308；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(h)主要包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301；微控制器U302的PB口與地址鎖存器U304、譯碼器U306相連；地址譯碼器U306的15腳與實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301的13腳相連；地址譯碼器U306的11腳與與非門U308的4、5腳相連；實(shí)時(shí)時(shí)鐘U301的23腳與微控制器U302的33腳相連；微處理器監(jiān)控器U303的8腳提供上電復(fù)位信號(hào)與微控制器U302的17腳相連，U303的5腳還提供低電壓檢測(cè)信號(hào)與微處理器U302的18腳和48腳相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能流量積算調(diào)節(jié)儀，電路部分包括信號(hào)采集單元，數(shù)據(jù)處理單元，以及輸出單元；數(shù)據(jù)處理單元與信號(hào)采集單元、輸出單元之間通過(guò)光耦進(jìn)行電氣隔離；輸出單元III包括完成流量變送的流量變送模塊、輸出流量調(diào)節(jié)信號(hào)的流量調(diào)節(jié)模塊、提供流量雙限報(bào)警信號(hào)的流量報(bào)警模塊、完成通信功能的通信模塊和顯示參數(shù)的數(shù)碼顯示模塊；其特征是信號(hào)采集單元包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、模擬開(kāi)關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和頻率信號(hào)調(diào)理電路；信號(hào)采集單元將接受的溫度、壓力或流量信號(hào)，經(jīng)模擬信號(hào)調(diào)理電路后進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在微控制器的控制下有序的切換模擬開(kāi)關(guān)電路，將各路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元；頻率流量信號(hào)則經(jīng)頻率信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理單元。
文檔編號(hào)G01F15/00GK2672625SQ200320123228
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者王新潮, 許文專, 薛明岐, 唐惠波 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)江斯菲爾電力儀表有限公司