專利名稱：一種微電腦多功能流量表頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流量計(jì)量測試技術(shù)領(lǐng)域，它涉及一種測試計(jì)量多種流量的高精度測試儀器。
精確的計(jì)量被測管道中的流量，是流量計(jì)最基本的功能，把在線檢測到的流量數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到中心控制室計(jì)算機(jī)并接受中心控制室命令，在線對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，使流量計(jì)量與控制自動(dòng)化是流量計(jì)研究與發(fā)展的目標(biāo)。
普通的機(jī)械式流量表頭，例如腰輪流量計(jì)，(詳見LL－25～100產(chǎn)品說明書)，由流量計(jì)量室和機(jī)械式表頭兩大部分構(gòu)成，機(jī)械式流量表頭由外殼1、表頭玻璃3、玻璃壓蓋4，以及進(jìn)行標(biāo)度變換的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，顯示累積流量的字輪或指針、流量值刻度表面構(gòu)成。若要指示質(zhì)量流量，必須另外配以流量二次儀表，或大量機(jī)械附加機(jī)構(gòu)。這種表頭及其測試，村在體積大、成本高、通用性差、安裝不便，特別是缺少溫度補(bǔ)償與壓力修正機(jī)構(gòu)，在溫度和壓力變化時(shí)，流量計(jì)量精度低，同時(shí)還不能在線完成流量數(shù)據(jù)的通訊，以及在線進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)與控制?！侗銛y式智能水表》(詳見中國專利CN87206820U)的表頭部份，由霍爾開關(guān)集成電路、單片機(jī)系統(tǒng)、發(fā)光數(shù)碼管顯示器和外殼組成，它提高了表頭靈敏度，且能顯示出累計(jì)流量和瞬時(shí)流量，但仍不能克服上述其他缺點(diǎn)，特別是不能與多種流量計(jì)量體配合構(gòu)成流量計(jì)，使應(yīng)用受到局限。它僅能現(xiàn)場顯示流量，不能在線向計(jì)算機(jī)傳送流量數(shù)據(jù)與接收中心計(jì)算機(jī)命令，以及在線進(jìn)行流量調(diào)節(jié)與流量控制，不便實(shí)現(xiàn)在線流量計(jì)量與控制的自動(dòng)化。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述表頭的不足，提出一種易于與多種流量計(jì)量體配合工作，且流量計(jì)量精度高、可靠性好，并能實(shí)現(xiàn)在線流量計(jì)量、控制與通訊自動(dòng)化的多功能流量表頭。
本實(shí)用新型的目的可以通過如下具體措施來達(dá)到本實(shí)用新型所提供的微電腦多功能流量表頭，其結(jié)構(gòu)組成如

圖1所示。它除包括表頭外殼1、標(biāo)頭玻璃3、玻璃壓蓋4，還包括流量調(diào)節(jié)器、流量脈沖轉(zhuǎn)換器12、以及通常放在二次儀表內(nèi)的溫度補(bǔ)償電路、壓力補(bǔ)償電路，流量定量控制電路，和計(jì)算機(jī)通訊電路。它們都安裝在表頭外殼里的主電路板6上。圖2為各部份的連接關(guān)系圖。圖2中12為流量脈沖轉(zhuǎn)換器，它的結(jié)構(gòu)參見圖3。它僅由釹鐵硼永久磁鋼21、檢測線圈骨架23、檢測線圈24和固定罩20構(gòu)成。檢測線圈24繞在檢測線圈骨架23上，直徑為釹鐵硼鋼21緊固在線圈骨架中心園孔里，流量信號(hào)由引出導(dǎo)線22輸出，由固定罩20安裝在外殼1內(nèi)底面上。
圖2中8為溫度信號(hào)輸入插座。它與安裝在流體管道上的溫度傳感器28插頭聯(lián)接，其溫度信號(hào)通過插座8與導(dǎo)線送到主電路板6上。當(dāng)中經(jīng)1／4LM324U1－3進(jìn)行電壓放大后，進(jìn)入U(xiǎn)7的ACH4A／D轉(zhuǎn)換口。(參見圖4)圖2中9為壓力信號(hào)輸入插座。它是安裝在外殼1上的，并與安裝在流體管道上的壓力感器29插頭聯(lián)接，其壓力信號(hào)(壓力電壓信號(hào))通過插座9與導(dǎo)線送到主電路板上。(參見圖4)即經(jīng)1／4LM324U1－4電壓放大送入U(xiǎn)7的ACH5A／D轉(zhuǎn)換口。
圖2中10為通訊及外供電源插座，它安裝在外殼1上，并用導(dǎo)線將±12V和±5V電源引出。把上級(jí)計(jì)算機(jī)下達(dá)的命令或數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)21488進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，再送到主電路6上的U7的RXD引腳；系統(tǒng)傳給上級(jí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)及請求，由U7的TXD引腳發(fā)出，經(jīng)U31487進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，由通訊及外電源插座10送出。(參見圖4)圖2中11為控制信號(hào)輸出插座，它安裝在外殼1上，并用導(dǎo)線與主電路板6聯(lián)接。把U7PWM引腳和HSO.5引腳輸出的，脈沖調(diào)制電壓信號(hào)(或電位信號(hào))經(jīng)R0、C0，R1、C1濾波平滑處理后經(jīng)U4、U51413放大后送出控制信號(hào)。(參見圖4)圖4中U6為12位液晶顯示器。液晶背極BP的方波由U7的HSO.0～0提供，U7P3.0～7腳與U6的顯示段碼位相聯(lián)接。U7的P4.0～7，HS0.1～4為位選線與U6的位線相聯(lián)接。U6可顯示現(xiàn)場瞬時(shí)流量、累積流量、質(zhì)量流量、溫度、壓力、參數(shù)值及其特征代號(hào)。
圖4中的U78798為準(zhǔn)16位高性能單片計(jì)算機(jī)，是全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、通訊、顯示、控制的核心。U8為鍵盤由16個(gè)鍵組成，其中0～9為10個(gè)數(shù)字鍵，F(xiàn)1～F6為6個(gè)功能鍵、數(shù)字鍵輸入數(shù)據(jù)。U9為晶振與電容C2、C3構(gòu)成時(shí)基振蕩電路，為系統(tǒng)提供時(shí)基。二極管D1、電阻R2、電容C4和復(fù)位鍵F1構(gòu)成系統(tǒng)的復(fù)位電路。當(dāng)系統(tǒng)上電或按動(dòng)復(fù)位鍵時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位，從固化在8798芯片里的主程序入口處進(jìn)入，不斷地檢測流量，顯示累積流量值，有鍵按下則顯示相應(yīng)內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)命令。
本實(shí)用新型工作過程是這樣的當(dāng)流體通過流量計(jì)量體時(shí)，帶動(dòng)發(fā)訊碼盤或葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)表頭里的流量脈沖轉(zhuǎn)換器12檢測碼盤齒或葉片的有與無，把流量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，經(jīng)主電路板6的電壓放大和整形電路送入單片機(jī)系統(tǒng)，在固化在單片機(jī)系統(tǒng)中的程序的作用下，取出經(jīng)電壓放大后的溫度信號(hào)和壓力信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，得到溫度補(bǔ)償和壓力補(bǔ)償(修正)后的精確的瞬時(shí)流量值、累積流量值、體積流量值和質(zhì)量流量值，并按照中心控制計(jì)算機(jī)命令或表頭鍵盤的命令，向上級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)送流量數(shù)據(jù)，進(jìn)行流量控制與調(diào)節(jié)。流量脈沖轉(zhuǎn)換器12每產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)就重復(fù)一次上述過程，不斷重復(fù)上述過程就實(shí)現(xiàn)了對流量的高精度計(jì)量。當(dāng)需要或U7RXD引腳接收到上級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)送指示符時(shí)，可調(diào)中斷通訊接收程序接收上級(jí)計(jì)算機(jī)命令；當(dāng)需要或U7RXD引腳接收到上級(jí)計(jì)算機(jī)接收指示符時(shí)，可調(diào)中斷通訊發(fā)送程序，U7TXD發(fā)出數(shù)據(jù)，經(jīng)U31489電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到上級(jí)計(jì)算機(jī)。當(dāng)需要對瞬時(shí)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制時(shí)，由U7PWM引腳和HS0.5引腳輸出的脈沖調(diào)制信號(hào)經(jīng)濾波電路，再放大通過控制信號(hào)輸出插座11輸出到控制流量調(diào)節(jié)閥。當(dāng)需要進(jìn)行流量輸出量定量控制時(shí)，當(dāng)單次流量快達(dá)到定量時(shí)，由HS0.5發(fā)出一次關(guān)電磁閥信號(hào)關(guān)閉第一電磁閥；當(dāng)單次流量達(dá)到定量值時(shí)PWM發(fā)出關(guān)電磁閥信號(hào)關(guān)閉第二電磁閥，停止流量輸出。從而實(shí)現(xiàn)對輸出流量的準(zhǔn)確控制。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比，有著如下的優(yōu)點(diǎn)與效果1、它把流量脈沖轉(zhuǎn)換器、8798單片機(jī)及流量溫度、壓力信號(hào)處理裝置、流量調(diào)節(jié)(控制)器，顯示器和通訊機(jī)構(gòu)合為一體，構(gòu)成具有廣泛用途的多功能智能流量表頭，且體積小，使用方便，降低了成本；具有較高的性能價(jià)格比，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。
2、它失掉了傳統(tǒng)的流量機(jī)械表頭中的機(jī)械齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，減小了摩擦阻力，提高了計(jì)量精度；例如與普通0.5級(jí)腰輪流量計(jì)計(jì)量體配合就能生產(chǎn)0.2級(jí)高精度流量計(jì)。
3、它通用性和適應(yīng)性強(qiáng)，可與多種流量計(jì)量體結(jié)合成智能流量計(jì)量計(jì)(如智能腰輪流量計(jì)、橢園齒輪流量計(jì)、孔板……等)。在基本不改變硬件的基礎(chǔ)上，適當(dāng)改變流量數(shù)據(jù)處理軟件，就能構(gòu)成不同類型和不同用途的智能流量計(jì)。
4、它具有流量溫度、壓力補(bǔ)償電路和功能，因而在溫度和壓力波動(dòng)的工況下能夠準(zhǔn)確地計(jì)量流量，有效地提高流量計(jì)量與控制水平。
5、它具有現(xiàn)場流量調(diào)節(jié)器、流量控制器和與上級(jí)計(jì)算機(jī)通訊的裝置，便于實(shí)現(xiàn)流量在線計(jì)量與控制的自動(dòng)化。
本實(shí)用新型在石油?；?、食品工業(yè)等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前途，具有較大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
圖1為微電腦多功能流量表頭整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為《表頭》各部分的聯(lián)接圖；圖3為流量脈沖轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為《表頭》電原理框圖；圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例圖。
圖中1表外殼、2與流量計(jì)量體聯(lián)接螺釘、3表頭玻璃、4玻璃壓蓋、5螺釘、6主電路板、7支柱、8溫度信號(hào)輸入插座、9壓力信號(hào)輸入插座、10通訊及外供電源插座、11控制信號(hào)插座、12流量脈沖轉(zhuǎn)換器、13腰輪流量計(jì)或橢園齒輪流量計(jì)的發(fā)訊碼盤(或渦輪流量計(jì)量體和渦輪葉片)、14流量計(jì)量體、20固定罩、21釹鐵硼永久磁鋼、22流量信號(hào)引出導(dǎo)線、23檢測線圈骨架、24檢測線圈、25電磁閥(或調(diào)節(jié)閥)、26本實(shí)用新型在圖5中所處位置、27中心控制室計(jì)算機(jī)、28溫度傳感器、29壓力(壓差)傳感器。
圖5是本實(shí)用新型構(gòu)成的智能流量計(jì)。把本實(shí)用新型26，通過螺釘2，緊固在流量計(jì)量體14上，安裝在主管道上的溫度傳感器29、壓力傳感器28，通過電纜和插頭分別與本實(shí)用新型外殼1上的溫度信號(hào)輸入插座8、壓力信號(hào)輸入插座9和控制信號(hào)輸出插座11聯(lián)接，便構(gòu)成智能流量計(jì)。圖中14可以配上腰輪流量計(jì)量體，也可配上渦輪流量計(jì)量體，或其他流量計(jì)量體，構(gòu)成不同類型的智能流量計(jì)。
當(dāng)流體通過流量計(jì)量體14(比如腰輪流量計(jì)量體，或渦輪流量計(jì)量體)，推動(dòng)發(fā)訊碼盤或渦輪葉片13轉(zhuǎn)動(dòng)，本實(shí)用新型中的流量脈沖轉(zhuǎn)換器12檢測到碼盤上齒形(或葉片)的周期性有無變化，產(chǎn)生周期性的對應(yīng)的交變信號(hào)送入主電路板6上的U1LM324，進(jìn)行電壓放大和整形，產(chǎn)生出矩形流量脈沖，送入8798的HSI.0口，每到一個(gè)流量脈沖，8798產(chǎn)生一次中斷，調(diào)用一次流量累計(jì)中斷服務(wù)程序，把經(jīng)過壓力修正和溫度補(bǔ)償?shù)膯挝幻}沖流量進(jìn)行累加，同時(shí)使瞬時(shí)流量脈沖讀數(shù)器加1，為計(jì)算瞬時(shí)流量作準(zhǔn)備。單位脈沖流量是由軟件定時(shí)器1、2中斷服務(wù)程序共同確定的。軟件定時(shí)器1中斷服務(wù)程序，根據(jù)瞬時(shí)流量脈沖計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，查固化在U7EPROM中的流量表，求出瞬時(shí)流量，同時(shí)將瞬時(shí)流量脈沖計(jì)數(shù)器清零，再查由軟件定時(shí)器2中斷服務(wù)程序啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換獲得的溫度和壓力，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算得到一個(gè)瞬時(shí)流量，再進(jìn)行壓力修正計(jì)算，最后得到一個(gè)瞬時(shí)量，不斷重復(fù)上述過程，就可實(shí)現(xiàn)對管道流量的高精度計(jì)量。
圖5中檢測線圈24的導(dǎo)線為直徑0.06～0.07高強(qiáng)度漆包線，檢測線圈骨架直徑12，釹鐵硼永久磁鋼直徑為2，溫度傳感器28為SL134M集成溫度傳感器，壓力傳感器29為CY×600B半導(dǎo)體集成壓力傳感器(系甘肅749廠生產(chǎn)產(chǎn)品)。
權(quán)利要求1.一種微電腦多功能流量表頭，包括外殼1、表頭玻璃3、和玻璃壓蓋4，其特征是它還包括流量調(diào)節(jié)器、流量脈沖轉(zhuǎn)換器12，以及通常屬于二次儀表內(nèi)的溫度補(bǔ)償電路、壓力補(bǔ)償電路、流量定量控制電路，和計(jì)算機(jī)通訊電路；并且它們都安裝在同一外殼1里，和主電路板6連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦多功能流量表頭，其特征是它的流量脈沖轉(zhuǎn)換器12僅由釹鐵硼永久磁鋼21、檢測線圈骨架23、檢測線圈24和固定罩20構(gòu)成；它們產(chǎn)生的脈沖信號(hào)直接接到主電路板6上；它并且用固定罩20固定在外殼1上，其磁鋼軸線通過表外殼中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦多功能流量表頭，其特征是它的安裝在外殼1上的溫度信號(hào)輸入插座8，是與安裝在流體管道上的溫度傳感器28插頭聯(lián)接，其溫度信號(hào)通過插座8與導(dǎo)線送到主電路板6上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦多功能流量表頭，其特征是它的安裝在外殼1上的壓力信號(hào)輸入插座9，是與安裝在流體管道上的壓力傳感器29插頭聯(lián)接，其壓力信號(hào)通過插座9與導(dǎo)線送到主電路板6上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦多功能流量表頭，其特征是它的安裝在外殼1上的通訊及外供電源插座10，與安裝在外殼里的主電路板6是通過導(dǎo)線連接的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦多功能流量表頭，其特征是它的安裝在外殼1上的輸出控制信號(hào)插座11與安裝在外殼里的主電路板6是通過導(dǎo)線連接的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦多功能流量表頭，其特征是它的主電路板由U78798單片機(jī)、U96MH2晶振、U1LM324集成運(yùn)放、U2／488電平轉(zhuǎn)換電路、U31489電平轉(zhuǎn)換電路、U4、U51413功率放大，U6液晶顯示器，U8鍵盤4×4、16鍵鍵盤(其中0～9為10個(gè)數(shù)字鍵，6個(gè)功能鍵)等組成，它們都安裝在同一塊印刷電路板上。
專利摘要一種微電腦多功能流量表頭。本實(shí)用新型屬于流量計(jì)量測試技術(shù)領(lǐng)域。它涉及一種測試計(jì)量各種流量的高精度測試儀器。它是一種微電腦多功能通用電子表頭，能和多種流量計(jì)量體配合組成高精度智能流量計(jì)。實(shí)際上它不僅將流量表頭和流量脈沖轉(zhuǎn)換器以及二次儀表綜合在一起，且具有溫度補(bǔ)償、壓力補(bǔ)償，計(jì)算機(jī)通信及流量控制等功能，因而具有精度高、成本低、性能價(jià)格比高，通用性好，可靠性強(qiáng)，體積小，使用方便，廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品等行業(yè)特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F1/56GK2108900SQ9123016
公開日1992年7月1日 申請日期1991年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月31日
發(fā)明者黃炎基, 申光輝, 黃鳳樓 申請人:重慶儀表廠