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流量積算儀的設(shè)計(jì)介紹

來源:安徽賽科自動化工程有限公司   2009年12月13日 07:29  

一、測量原理
  本文中介紹了一個用單片機(jī)設(shè)計(jì)的流量積算儀,它能適用于各種介質(zhì),如氣體、液體等,并能在全流程范圍內(nèi)進(jìn)行非線性調(diào)節(jié),用各種介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)儀表對該流量計(jì)進(jìn)行檢定后,即可使之成為該介質(zhì)的流量計(jì)。
流量計(jì)由流量傳感器和流量積算儀兩部分組成,流量傳感器由旋渦發(fā)生體、傳感器探頭和產(chǎn)生輸出信號的相關(guān)電子電路組成。
  當(dāng)以一定流速流動介質(zhì)遇到流量傳感器的旋渦發(fā)生體時(shí),旋渦產(chǎn)生的頻率與流速成正比,因此與管道內(nèi)的流量成正比,因此我們用單片機(jī)設(shè)計(jì)的流量積算儀,根據(jù)傳感器送來的頻率信號,進(jìn)行累計(jì),顯示,并將累計(jì)流量和瞬時(shí)流量通過串行口通訊送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理,如形成報(bào)表等。
  為使用儀表更加準(zhǔn)確,我們可以通軟件的方法使儀表非常,基本上可達(dá)到0.05%左右。首先在儀表出廠前,非用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置對該流量計(jì)進(jìn)行檢定后,即可記錄在全流程范圍內(nèi)的若干段中,每段內(nèi)單個頻率的每秒流量系數(shù)。然后通過四個鍵的鍵盤設(shè)置流量參數(shù),由單片機(jī)程序?qū)⑾到y(tǒng)全程的頻率對應(yīng)的每秒流量計(jì)算出來后,寫入單片機(jī)的24C16中。
  正常測量時(shí),根據(jù)不同的頻率取出24C16中的相應(yīng)每秒流量,送到單片機(jī)中經(jīng)運(yùn)算,得到當(dāng)時(shí)的瞬時(shí)流量(米3/小時(shí)),并進(jìn)行累計(jì)。
二、硬件電路原理圖(如附圖一和附圖二)
附圖一:
  1、硬件中的核心是ATMEL生產(chǎn)的AT89C51/LV51單片機(jī),它是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī),片內(nèi)帶有一個4K字節(jié)的Flash可編程可擦除只讀存儲器,它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術(shù),而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。
  2、存儲流量和參數(shù),用的存儲器是ATMEL生產(chǎn)的AT24C16系列,它是一種帶有閃2K字節(jié)的可電擦除、可編程的只讀存儲器。通過單片機(jī)的P0.0和P0.1口與它的SDA和SCL分別相連,進(jìn)行讀寫操作。
  3、一秒硬件復(fù)位電路,使用MC14060(十四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器)、二個74HC132(兩輸入與非門)和二個雙JK觸發(fā)器CD4027,在CD4027的15腳形成一秒寬的時(shí)鐘脈沖。
  4、CD4027的15腳接到RESET端,使單片機(jī)定時(shí)復(fù)位。單片機(jī)采用省電模式工作,每次輸入、累計(jì)、顯示處理后等待喚醒,這樣工作功耗非常小。設(shè)置補(bǔ)償系數(shù)時(shí),復(fù)位腳正常連接。
  5、流量傳感器的輸入脈沖通過74HC393鎖存(雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器)后,送入單片機(jī)的P2口。輸入信號:脈沖信號(0~255)HZ
  6、在單片機(jī)內(nèi)經(jīng)過程序處理后,輸出顯示信號送到P1口(數(shù)據(jù)4位,選擇信號4位)。連到12針的插座上。
附圖二:
  1、輸出顯示信號送到P1口(數(shù)據(jù)4位,選擇信號4位)連到12針插座,其中數(shù)據(jù)4位(高四位)送入MC14543(BCD--鎖存/7段譯碼/驅(qū)動動器)中,共有12個MC14543,分別控制著與累計(jì)流量8位及瞬時(shí)流量4位相連的液晶塊的顯示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中另外4位選擇信號(ABCD)直接送到CD4514譯碼器(4位鎖存/4-16線譯碼器),通過兩個MC14174B(帶清0端的6D觸發(fā)器),浮動顯示的小數(shù)點(diǎn)位。
  2、累積流量和瞬時(shí)流量的顯示使用兩個液晶塊:EDS806A 960827/DR(8位)、EDS80 971218/DR(4位)
  a、 累積流量顯示:八位浮點(diǎn)式,開始顯示小數(shù)點(diǎn)后五位:0.00000m3,zui后顯示小數(shù)點(diǎn)后三位:0000.000m3。
  b、 瞬時(shí)流量顯示:顯示為小數(shù)點(diǎn)后兩位:00.00 m3。
三、總框圖及主程序
程序根據(jù)開關(guān)的設(shè)置分三大部分:①正常使用即測量部分②測量輸入頻率部分③設(shè)置調(diào)整系數(shù)部分。
四、結(jié)束語
流量計(jì)的抗*力強(qiáng),在流量全范圍內(nèi)可非線性調(diào)整、內(nèi)部無可調(diào)件、使用維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn),可以用來測量、變送及現(xiàn)場顯示封閉工業(yè)管道中液體、氣體和蒸汽的流量及總量。從投用到現(xiàn)在,應(yīng)用的效果非常好,是一種理想的儀表

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