專利名稱:數(shù)字流量顯示儀的制作方法
技術領域:
所屬領域本實用新型涉及一種測量氣體質(zhì)量流量的裝置,具體地說是一種與氣體質(zhì)量流量檢測控制裝置配套使用的數(shù)字式的質(zhì)量流量顯示裝置。
背景技術:
目前,一種質(zhì)量流量控制器使用的傳感器是熱式傳感器,一些這類質(zhì)量流量控制器需要配套使用一種流量顯示儀,目前這類流量顯示儀大多數(shù)是模擬式的,這種產(chǎn)品體積大,顯示不夠精確。授權公告號為CN2479484Y和CN1150401C的兩項中國專利,公開了兩種質(zhì)量流量顯示器是數(shù)字式的,它們通過模數(shù)轉(zhuǎn)換、積算控制部件、微處理器等構件實現(xiàn)了數(shù)字化、小型化,但其對質(zhì)量流量檢測信號的處理和顯示不夠精確,不能與不同型號的質(zhì)量流量檢測控制裝置配套使用,也不能與上位機(如PC機)通訊。
所以提供一個能與不同流量控制器配套使用,測量顯示較為精確,能與上位機進行通訊的流量顯示儀是必要的。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種數(shù)字流量顯示儀,該流量顯示儀對使用熱式質(zhì)量流量傳感器的質(zhì)量流量控制器的流量檢測信號進行較為精確的調(diào)整和顯示,該流量顯示儀不但實現(xiàn)數(shù)字化,體積小,還能夠與不同型號的質(zhì)量流量控制器配套使用,一機多用,并且具有與上位機(PC機)通訊的功能本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種數(shù)字流量顯示儀,具有一個機箱,一個電源電路所述機箱其箱體內(nèi)設有微處理芯片、輸入轉(zhuǎn)換電路、鍵盤輸入電路、LED顯示模塊、輸出轉(zhuǎn)換電路、帶有RXD和TXD引腳的通訊轉(zhuǎn)換電路、流量信號接口、通訊接口;其中,所述的微處理芯片是一種至少帶有流量檢測信號處理模塊、ADC1(IN)引腳、P0口、P1口、DAC0(OUT)引腳、RXD和TXD引腳的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片,并且,所述的輸入轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述的微處理芯片的ADC1(IN)引腳端相連接;所述的鍵盤輸入電路與所述微處理芯片的P1口相連接;所述的輸出轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述微處理芯片的DAC0(OUT)引腳相連接;所述的通訊轉(zhuǎn)換電路的RXD和TXD引腳分別與所述微處理芯片的RXD和TXD引腳相連接;所述的LED顯示模塊與所述微處理芯片的P0口相連接所述的輸入轉(zhuǎn)換電路的輸入端和所述輸出轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別與所述的流量信號接口相連接;所述的通訊轉(zhuǎn)換電路與所述通訊接口相連接。
本實用新型的數(shù)字流量顯示儀所設置的電源電路,其直流電源的額定值分別為5V或正負15V。
本實用新型在工作時,各部件的動作是這樣的通過所述的流量信號接口和外部配套使用的質(zhì)量流量控制器連接上,通過所述的通訊接口和上位機連接上;從所述鍵盤輸入電路輸入配套使用的質(zhì)量流量控制器中熱式傳感器的性能參數(shù),該參數(shù)依據(jù)傳感器的電壓流量關系曲線的不同而不同;所述微處理芯片從鍵盤輸入電路接收傳感器的具體參數(shù),把該參數(shù)存儲在芯片內(nèi)的存儲器里,作為調(diào)整流量檢測信號的依據(jù);所述輸入轉(zhuǎn)換電路通過所述信號接口接收配套使用的質(zhì)量流量控制器的流量檢測信號,送給所述的微處理芯片;所述的微處理芯片啟動所述的流量檢測信號處理模塊,依據(jù)傳感器的具體參數(shù)對流量檢測信號做線性調(diào)整;所述的流量檢測信號處理模塊處理后的流量檢測信號經(jīng)所述微處理芯片的P0口送入所述LED顯示模塊進行顯示;同時,經(jīng)所述通訊轉(zhuǎn)換電路傳給外部上位機;所述上位機的流量設置信號經(jīng)通訊轉(zhuǎn)換電路傳給微處理芯片,經(jīng)微處理芯片的DAC0(OUT)引腳傳給所述的輸出轉(zhuǎn)換電路,再經(jīng)輸出轉(zhuǎn)換電路的輸出端(SET)送給配套使用的質(zhì)量流量控制器,實現(xiàn)本實用新型與上位機的通訊。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比,由于能夠?qū)Σ煌馁|(zhì)量流量控制器作不同的處理,使用其不同型號的傳感器的具體參數(shù)作為對流量檢測信號線性調(diào)整的依據(jù),因而具有能與不同型號的質(zhì)量流量控制器配套使用,一機多用的優(yōu)點;本實用新型通過流量檢測信號處理模塊將傳感器電壓流量關系曲線的有效段分成四個直線段,分別計算斜率和計算方程,更接近曲線的實際表現(xiàn),因而對流量檢測信號調(diào)整和顯示較為準確;另外,還具有能與上位機進行通訊的優(yōu)點。
下面參照附圖以及具體實施例對本實用新型做進一步說明。
圖1為本實用新型電氣原理框圖;圖2為已有質(zhì)量流量控制器的熱式傳感器電壓與流量關系曲線圖圖3為本實用新型的流量檢測信號處理模塊對流量檢測信號進行線行調(diào)整的流程圖;圖4為本實用新型的流量信號接口示意圖;圖5為本實用新型的輸入轉(zhuǎn)換電路的原理圖;圖6為本實用新型的輸出轉(zhuǎn)換電路的原理圖;圖7為本實用新型的通訊轉(zhuǎn)換電路的原理圖;圖8為本實用新型的通訊接口的示意圖;圖9為本實用新型的微處理芯片的引腳示意圖圖10為本實用新型的鍵盤輸入電路的原理圖具體實施方式
參照附圖,一種數(shù)字流量顯示儀,具有一個機箱,一個電源電路9,所述機箱其箱體內(nèi)設有微處理芯片2、輸入轉(zhuǎn)換電路1、鍵盤輸入電路6、LED顯示模塊3、輸出轉(zhuǎn)換電路4、帶有RXD和TXD引腳的通訊轉(zhuǎn)換電路7、流量信號接口5、通訊接口8;其中,所述的微處理芯片2是一種至少帶有流量檢測信號處理模塊、ADC1(IN)引腳、P0口、P1口、DAC0(OUT)引腳、RXD和TXD引腳的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片,并且,所述的輸入轉(zhuǎn)換電路1的輸出端與所述的微處理芯片2的ADC1(IN)引腳端相連接;所述的鍵盤輸入電路6與所述微處理芯片2的P1口相連接;所述的輸出轉(zhuǎn)換電路4的輸入端與所述微處理芯片2的DAC0(OUT)引腳相連接;所述的通訊轉(zhuǎn)換電路7的RXD和TXD引腳分別與所述微處理芯片2的RXD和TXD引腳相連接;所述的LED顯示模塊3與所述微處理芯片2的P0口相連接;所述的輸入轉(zhuǎn)換電路1的輸入端和所述輸出轉(zhuǎn)換電路4的輸出端分別與所述的流量信號接口5相連接;所述的通訊轉(zhuǎn)換電路7與所述通訊接口8相連接,所述的電源電路9,其直流電源的額定值分別為5V或正負15V。
所述微處理芯片2是全集成的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),本實施例的微處理芯片是ADuC812型號的,它在單個芯片內(nèi)包含了高性能的自校準多通道ADC、2個12位DAC以及可編程的8位MCU(Micro Controller Unit,與8051兼容)。片內(nèi)有8KB的閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲器、256B數(shù)據(jù)SRAM(支持可編程)以及與8051兼容的內(nèi)核。另外MCU支持的功能包括看門狗定時器、電源監(jiān)視器和標準UART串行接口I/O。
參見圖5,所述輸入轉(zhuǎn)換電路1是由功率放大器OP177、穩(wěn)壓二極管LM4041、螺旋電位計RP3、RP4及高精度電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和電容器C1、C2、C3組成,其作用是將輸入的0~5V直流電壓轉(zhuǎn)換成為0.5~1.75V的直流電壓,原因是AduC812型號的微處理芯片2內(nèi)部的A/D模塊的轉(zhuǎn)換參考電壓是0-2.5,而在靠近0V和2.5V處有一定的非線性,所以在本實施例中取它的中間段;通過調(diào)整RP3的旋鈕將它中間端的輸出電壓調(diào)到-0.5V,因為此信號與OP177的反相輸入端相連,且R2=R3,所以此時當OP177=0V時,IN端輸出+0.5V;當FLOW端輸入5V時,可以通過調(diào)整電位計RP4使IN端輸出1.75V即可實現(xiàn)輸入電路的電壓轉(zhuǎn)換功能。該輸入轉(zhuǎn)換電路的輸出端(圖中標為IN)與微處理芯片的ADC1(IN)引腳連接,該輸入轉(zhuǎn)換電路的輸入端(圖中標為FLOW)連接配套使用的質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓信號輸出端;該輸入轉(zhuǎn)換電路從配套使用的質(zhì)量流量控制器接收流量檢測信號;參見圖6,所述輸出轉(zhuǎn)換電路4由功率放大器OP177、穩(wěn)壓二極管LM4041、螺旋電位計RP1、RP2及高精度電阻R8、R9、R10、R11、R12和電容器C4、C5、C6組成該輸出轉(zhuǎn)換電路的輸入端(圖中標為OUT)與微處理芯片的DAC0(OUT)引腳連接,該輸出轉(zhuǎn)換電路的輸出端(圖中標為SET)與配套使用的質(zhì)量流量控制器的設置流量信號輸入端連接;該輸出轉(zhuǎn)換電路給配套使用的質(zhì)量流量控制器傳送控制信號;輸出轉(zhuǎn)換電路的原理與輸入轉(zhuǎn)換電路相同,也是取0~2.5V的中間端0.5~1.75V,使得當OUT端輸入0.5V時,SET端輸出0V;OUT端輸入1.75V時,SET端輸出5V。
參見圖10,所述鍵盤輸入電路6由觸摸開關K1、K2、K3、K4、K5、K6和電阻R16、R17、R18、R19、R20、R21組成,該鍵盤輸入電路的P1.2-P1.7端與微處理芯片的P1口的P1.2-P1.7引腳連接,該鍵盤輸入電路將傳感器的參數(shù)和各種人工控制信息輸入給微處理芯片,以P1.2為例,當開關不按下時,P1.2通過電阻直接與+5V電源相連,所以此時P1.2為高電平;當開關按下時,P1.2與地連接,所以為低電平;所述微處理芯片根據(jù)P0口的高低電平來判斷鍵盤輸入電路輸入的信號。
參見圖7、圖9,通訊轉(zhuǎn)換電路7由芯片U1和U2、電阻R13、R14和電容器C7、C8、C9、C10、C11、C12組成,本實施例中芯片U1為MAX202、芯片U2為MAX489;該通訊轉(zhuǎn)換電路的RXD和TXD引腳與微處理芯片的RXD和TXD引腳連接;該通訊轉(zhuǎn)換電路在所述微處理芯片和上位機之間傳送流量檢測信號和設置流量信號;本實施例中,微處理芯片的RXD和TXD引腳經(jīng)開關Ka和Kb,可以接通232RXD、232TXD兩端點或接通485RXD、485TXD兩端點,所述通訊轉(zhuǎn)換電路也有232RXD、232TXD兩端點和485RXD、485TXD兩端點,當微處理芯片和通訊轉(zhuǎn)換電路以232RXD、232TXD兩端點相連接時,本實用新型的單機與上位機通訊;當兩者以485RXD、485TXD兩端點相連接時,則本實用新型的多機可以與上位機通訊。
所述LED顯示模塊3由顯示驅(qū)動芯片7218B和4位0.5寸共陰紅色數(shù)碼管組成,該LED顯示模塊與微處理芯片的P0口連接,進行質(zhì)量流量值的數(shù)字顯示;參見圖4、圖8,為便于與外部信號的傳輸,本實用新型還使用了兩個D型接口9孔的通訊接口8和15孔的流量信號接口5,所述輸入轉(zhuǎn)換電路的輸入端(圖中標為FLOW)與所述流量信號接口的FLOW端連接,通過該流量信號接口與外部配套使用的質(zhì)量流量控制器的流量檢測信號輸出端插接;所述輸出轉(zhuǎn)換電路的輸出端(圖中標為SET)與所述流量信號接口的SET端連接,通過該流量信號接口5與外部配套使用的質(zhì)量流量控制器的流量設置信號輸入端插接;參見圖7、圖8,所述通訊轉(zhuǎn)換電路7的RX+、RX-、TX-、TX+、RXD1和TXD1端點分別與通訊接口8的RX+、RX-、TX-、TX+、RXD1和TXD1端點連接,通過該通訊接口本實用新型的流量顯示儀與外部上位機(如PC機)插接。
本實用新型的本實施例的電源電路9采用了北京嘉杰明公司的AC-DC轉(zhuǎn)換模塊,可為整個系統(tǒng)提供5V和±15V直流電源;
參見圖3,所述微處理芯片里的流量檢測信號處理模塊包括以下處理單元201、程序模塊開始;202、判斷流量檢測信號所在的直線段;203、計算該直線段斜率;204、得到該直線段的方程;205、通過該直線方程得到校正后的數(shù)據(jù);206程序模塊結(jié)束。
本實用新型在工作時,各部件的動作是這樣的通過流量信號接口和外部配套使用的質(zhì)量流量控制器連接上,通過通訊接口和上位機連接上;從鍵盤輸入電路輸入配套使用的質(zhì)量流量控制器中熱式傳感器的性能參數(shù),所述傳感器的性能參數(shù)就是如圖2中所示的O、A、B、C、D五個點的縱橫坐標值,該參數(shù)依據(jù)傳感器的電壓流量關系曲線的不同而不同;微處理芯片從鍵盤輸入電路輸入的信號中接收傳感器的具體參數(shù),并把該參數(shù)存儲在芯片內(nèi)的存儲器里,作為調(diào)整流量檢測信號的依據(jù);輸入轉(zhuǎn)換電路接收配套使用的質(zhì)量流量控制器的流量檢測信號,送給微處理芯片;微處理芯片啟動流量檢測信號處理模塊,對流量檢測信號做線性調(diào)整流量檢測信號處理模塊依據(jù)所述傳感器的性能參數(shù),將熱式傳感器的電壓流量關系曲線的有效直線段分成四個直線段,即將電壓流量關系曲線的有效直線段對應的整個量程的0-25%、25%-50%、50%-75%、75%-100%分成四段,如圖2中所示的OA、AB、BC、CD間的直線段,分別算出斜率和直線方程;形式(舉例)如斜率為k2=1.14,其中k2代表第二直線段的斜率,其直線方程y=1.14x-65,其中y為流量檢測信號電壓,x為流量值,65為常數(shù);所述流量檢測信號處理模塊收到流量檢測信號后,先判斷其在哪個直線段,再根據(jù)其所在直線段的直線方程換算出對應的流量;檢測信號處理模塊處理后的流量檢測信號經(jīng)微處理芯片的P0口送入LED顯示模塊進行顯示。同時,經(jīng)所述通訊轉(zhuǎn)換電路傳給上位機;所述上位機的流量設置信號經(jīng)通訊轉(zhuǎn)換電路傳給微處理芯片,經(jīng)微處理芯片的DAC0(OUT)引腳傳給輸出轉(zhuǎn)換電路,再經(jīng)輸出轉(zhuǎn)換電路的輸出端(SET)送給配套使用的質(zhì)量流量控制器,實現(xiàn)本實用新型的流量顯示儀與上位機的通訊。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比,由于設置了微處理芯片、鍵盤輸入電路、輸入轉(zhuǎn)換電路、輸出轉(zhuǎn)換電路和通訊轉(zhuǎn)換電路,對不同的質(zhì)量流量控制器作不同的處理,使用其不同型號的傳感器的具體參數(shù)作為對流量檢測信號線性調(diào)整的依據(jù),因而具有能與不同型號的質(zhì)量流量控制器配套使用,一機多用的優(yōu)點;并且將傳感器電壓流量關系曲線的有效段分解為四個直線段進行流量檢測信號的線性調(diào)整,測量和顯示較為準確;還具有能與上位機進行通訊的優(yōu)點。
權利要求1.一種數(shù)字流量顯示儀,具有一個機箱,一個電源電路(9),其特征在于所述機箱其箱體內(nèi)設有微處理芯片(2)、輸入轉(zhuǎn)換電路(1)、鍵盤輸入電路(6)、LED顯示模塊(3)、輸出轉(zhuǎn)換電路(4)、帶有RXD和TXD引腳的通訊轉(zhuǎn)換電路(7)、流量信號接口(5)、通訊接口(8);其中,所述的微處理芯片(2)是一種至少帶有流量檢測信號處理模塊、ADC1(IN)引腳、P0口、P1口、DAC0(OUT)引腳、RXD和TXD引腳的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片,并且,所述的輸入轉(zhuǎn)換電路(1)的輸出端與所述的微處理芯片(2)的ADC1(IN)引腳端相連接;所述的鍵盤輸入電路(6)與所述微處理芯片(2)的P1口相連接;所述的輸出轉(zhuǎn)換電路(4)的輸入端與所述微處理芯片(2)的DAC0(OUT)引腳相連接;所述的通訊轉(zhuǎn)換電路(7)的RXD和TXD引腳分別與所述微處理芯片(2)的RXD和TXD引腳相連接;所述的LED顯示模塊(3)與所述微處理芯片(2)的P0口相連接;所述的輸入轉(zhuǎn)換電路(1)的輸入端和所述輸出轉(zhuǎn)換電路(4)的輸出端分別與所述的流量信號接口(5)相連接;所述的通訊轉(zhuǎn)換電路(7)與所述通訊接口(8)相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字流量顯示儀,其特征在于所述的電源電路(9),其直流電源的額定值分別為5V或正負15V。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字流量顯示儀。它具有一個機箱,一個電源電路,在機箱的箱體內(nèi)設置有微處理芯片、輸入轉(zhuǎn)換電路、鍵盤輸入電路、LED顯示模塊、輸出轉(zhuǎn)換電路、帶有RXD和TXD引腳的通訊轉(zhuǎn)換電路、流量信號接口、通訊接口;其中,所述的微處理芯片(2)是一種內(nèi)設流量檢測信號處理模塊的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片。所述芯片與上述各個電路具有位置、連接的結(jié)構關系,最終使得數(shù)字流量顯示儀能夠按不同的質(zhì)量流量控制器的不同參數(shù)對其流量檢測信號進行不同的調(diào)整,并能夠既與不同型號的流量控制器配套使用又能與上位機進行通訊,從而實現(xiàn)一機多用、且對流量檢測信號分段準確調(diào)整的目的。
文檔編號G01F1/76GK2765153SQ20042012192
公開日2006年3月15日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者趙迪 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司