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小议智能涡轮流量计|产品介绍|设计案例


文章日期:2018-01-02|阅读数:


摘要:文章介绍了以8098单片机为核心设计的涡轮流量计的工作原理、测量电路、软件模块、仪表功能。
    在长期的生产实践中,我们发现涡轮流量计精度高,测量范围广,惰性小,但测量信号易受到各种外界因素的影响,所以常规的涡轮流量计示值摆动不定,误差较大,鉴于此,我们在借鉴国内外许多仪表的基础上,利用8098单片机设计了一种智能型涡轮流量计,完成对流体瞬时流量的计量和监控。

1、工作原理:
1.1、流量计系数K:

   在一般情况下,涡轮流量计系数K(单位:1/耐)决定了流量和频率的关系,在不考虑温度修正时:  
    K二NlV式中:N为流量计测得的脉冲数;V为同一时间测得的液体体积。
   利用单片机采集到的相应脉冲个数,准确计算出液体流量。
1.2、体积单f值的修正:
   在充分考虑工业液体的密度和温度的影响时,传感器处的体积单量值可修正为:    V,二NlK [ 1+(2a,+a2) (20℃一c)。
   式中:K为标准条件下的传感器系数,1/m3;  N为流量计采集的脉冲数;I为传感器处的温度,℃。2:为传感器壳体的线膨胀系数,1/°C。:为传感器a-}轮的线膨胀系数,1/°C。
   通过对传感器处的物理尺寸所做的温度修正,便可以由脉冲的个数和标准条件下的传感器系数,求出液体流经传感器处的体积数V,,然后算出工业液体密度pu利用下式计算出流体的质量。 m二pa Vi式中:poi为传感器对应的流体的密度,kg/rn3;   1'i为体积数,m3;  m为流体的质量,kg。

2、硬件设计:
  本仪表以8098单片机为核心,经过数据采集、处理并接收电机的开关信号、键盘输入信号、温度补偿信号,然后通过中间继电器向电机发出启动/断开信号,并显示打印。

2.1、单片机***小应用系统:
   ***小应用系统以单片机8098为核心,选用2764EPR0 M作为程序存储器,6264芯片作为数据存

图1系统的硬件结构
图1系统的硬件结构
储器,地址锁存器选用74LS373,键盘及显示电路采用键盘显示器专用接口芯片8279,打印机输出电路选用可编程扩展I/0接口芯片81550。
2.2、频率信号调整电路:
   采用光电藕合电路,使频率信号与CPU相隔离,同时加一可调电阻起限流作用。用来调整输人脉冲幅值。并用非对祸合电路信号进行整形,利用8098的HS1 .1,高速输人通道,由T2计数。
图2频率信号的修正电路


图2频率信号的修正电路
2.3、温度信号调理电路:
   利用高精度的铂电阻作为温度传感器、经I/V转换再经过一级跟随器接人8098的一位A/D转换器Po.a。
图3温度调理电路


图3温度调理电路
2.4、对电机开/关信号输出要用查询方式:
   开/关信号接列8098的P0.6,主程序通过对该通道的查询得知电机是开还是关。
2.5、蜂鸣信号电路:
   该信号主要用于确认键回响和“测控量列”的提示信号,也用于错误报警、采用高速输出口HS0.0。
图4蜂鸣信号电路

图4蜂鸣信号电路
2.6、中间继电器电路:
  为了控制接触器的吸合,8098输出信号必须经过一级中间继电器。中间继电器额定电压为十6V:
图5中间继电器电路

图5中间继电器电路

3、软件设计:
   软件包括执行软件和监控软件。    执行软件包括测量、计算、显示、打印、输出控制模块。
   (1)测量模块,主要完成对温度传感器处的信号的测量和涡轮流量传感器脉冲信号的测量。
   (2)计算模块,主要完成单量和控量的累积以及修正后的计算。
   (3)显示模块,主要通过8229芯片对各种参数进行动态显示。
   (4)打印模块,将输人参数、计量和控制结果输出打印。
   (5)输出控制模块,主要完成对电机开/关以及状态显示灯的控制。
   监控软件:完成系统的自检、初始化、处理全键盘命令,处理接口命令并完成显示的功能。

4、仪表功能和特点:
   (1)通过T/m,的切换,可选择以质量或体积方式处理瞬时流量、单次累积量、本次要求控制的流量以及累积量。
   (2)通过键盘方式进行人机对话、
   (3) 8位数码管完成数据显示,11个指示灯对电源、电机开关、输入参数值和累积流量值及计量单位状态进行显示。
   (4)通过温度传感器的输出,完成温度补偿。
   (5)掉电保护和监控功能。
   (6)报警、自检、打印功能。
   (7)手/自关机方式。

5、结束语:
   本仪表在中国铝业山西分公司氧化铝分厂投入使用以来,显示出检测精度高、功能稳定、操作方便等优势,给生产和维护人员带来极大的便利,具有广泛的应用前景。


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