新型流速仪信号器的制造方法
【专利摘要】新型流速仪信号器，属于流速流量检测领域。本实用新型包括两端口输入端、采样电路、信号转换电路、开关控制电路以及电源电路；所述两端口输入端与流速仪中的接触丝或磁敏开关并联连接，再依次连接采样电路、信号转换电路和开关控制电路，所述电路均由所述电源电路供电；所述采样电路包括第一、第二采样电阻和恒流源，所述恒流源的一端连接在所述第一、第二采样电阻之间，所述恒流源的另一端分别与所述信号转换电路和所述电源电路连接。本实用新型提供一种可靠稳定、灵敏度高、结构简单的新型流速仪信号器，便于野外作业，并提高了测验人员测量效率，减小设备成本。
【专利说明】新型流速仪信号器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于流速流量检测领域，尤其涉及新型流速仪信号器。
【背景技术】
[0002]目前，我国在流速测量中主要有机械式、电磁式和多谱勒式等几种类型。机械式即转子流速仪是基于水体流速和转子转速之间的关系来工作的，水体流动推动转子转动，转子通过传动机构带动触点式开关动作，利用导线或流速仪信号器将开关信号传递到二次接收仪表内，进行水体流速计算。通常，转子流速仪信号识别是依据转子流速仪中的机械接触丝触碰或磁敏开关触点接触输出短路信号至导线或流速仪信号器。
[0003]但是，流速仪的接触信号很不完整且流速仪受水体电阻的影响，给信号的接收计数带来一定的难度。当流速仪在空气中旋转时，磁敏开关吸合或机械开关接触时的电阻值较小(存在吸合或接触电阻)；而磁敏开关未吸合或机械开关未接触时的电阻值无穷大。当流速仪浸入水中工作时，相当于又并联上了一个水体电阻。由于不同的水体，导电性存在差异，给流速仪信号识别带来不确定性，需要经常调整信号识别电路的工作点。如果测验人员对仪器性能了解较少，对现场流速的估计偏差较大，则不能准确调整信号识别电路的工作点进行流速测量，降低了测量效率。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种可靠稳定、灵敏度高、结构简单的新型流速仪信号器。
[0005]本实用新型的技术方案是提供一种新型流速仪信号器，用于水体流速测量，其特征在于，包括两端口输入端、采样电路、信号转换电路、开关控制电路以及电源电路；所述两端口输入端与流速仪中的接触丝或磁敏开关并联连接，再依次连接采样电路、信号转换电路和开关控制电路，所述电路均由所述电源电路供电；所述采样电路包括第一、第二采样电阻和恒流源，所述恒流源的一端连接在所述第一、第二采样电阻之间，所述恒流源的另一端分别与所述信号转换电路和所述电源电路连接。
[0006]该新型流速仪信号器能准确、稳定、快速识别流速仪测量信号，进而导通开关控制电路实现人工计数或无线远传，并将测量数据传递至二次接收仪表，根据流速仪公式计算水体流速。并且，该信号器结构简单，封装体积小，便于携带，还具有供电效率高的电源电路，有利于野外作业，提高测验人员测量效率。
[0007]所述信号转换电路包括比较电路、电容、电阻和/或稳压管。
[0008]当所述信号转换电路包括比较电路、电容和电阻时，所述第一采样电阻的阻值为I千欧?2千欧。
[0009]当所述信号转换电路包括比较电路、电容、电阻和稳压管时，所述稳压管串接在所述比较电路和所述开关控制电路之间，所述第一采样电阻的阻值为300欧?I千欧。
[0010]优选方案之一，所述开关控制电路包括电阻、电容、第一三极管和第二三极管、有源蜂鸣器或发光二极管。
[0011]所述第一三极管的基极连接所述比较电路的输出端，所述第一三极管的集电极经电阻与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极连接蜂鸣器或发光二极管，所述第一三极管的集电极和第二三极管的发射极与第一三极管的发射极和第二三极管的集电极分别连接电源电路的正负端。
[0012]所述恒流源一般选取小于1mA的恒流源。
[0013]优选方案之一，所述开关控制电路包括电阻、电容、第三三极管、第四三极管、第五三极管、包括发射模块和编码器的发射电路、包括解码器、接收模块和报警显示电路的接收电路和自动测算主控电路；所述自动测算主控电路由信号预处理部分、微处理器、IXD显示部分和面板按键组成。
[0014]所述第三三极管的基极连接所述比较电路的输出端，所述第三三极管的集电极经电容与所述第四三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第四三极管的发射极和所述第五三极管的集电极连接，所述第四三极管的集电极经电阻与所述第五三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极连接所述发射电路。
[0015]所述恒流源一般选取小于1mA的恒流源。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017]1、可靠稳定:转子流速识别信号由电压变化值替代阻值变化值，以使转子流速测量值不随机械接触丝或磁敏开关以及水体自身特性而波动。
[0018]2、灵敏度高:实时采集输出电压信号并即时控制开关电路，以确定是否进行水体流速测量。
[0019]3、结构简单:装置结构简单、功耗低、体积小，使得成本降低、测量效率提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面将参照附图对本实用新型的具体实施方案进行更详细的说明，其中:
[0021]图1是本实用新型的新型流速仪信号器的结构框图；
[0022]图2是本实用新型第一实施例的新型流速仪信号器的电路原理图；
[0023]图3是本实用新型第二实施例的新型流速仪信号器的电路原理图。
[0024]图中，1-新型流速仪信号器；2_发射电路；3_接收电路；4_自动测算主控电路。
【具体实施方式】
[0025]下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明:
[0026]图1所示为本实用新型的新型流速仪信号器的结构框图。新型流速仪信号器I的两端输入端接在流速仪接线柱两端，也就是新型流速仪信号器I并联连接流速仪内的磁敏开关，通常选用干簧管。新型流速仪信号器I包括两端口输入端、采样电路、信号转换电路、开关控制电路以及电源电路。所述输入端依次连接所述采样电路、所述信号转换电路和所述开关控制电路，且上述电路均由电源电路供电。当流速仪采集水流信号经所述新型流速仪信号器I识别后，传输至二次接收仪表，根据流速计算公式(I)、(2)计算水体流速。
[0027]V=a+bn(I)
[0028]n=N/T(2)
[0029]其中，V为T时间内的平均流速，单位是m/s ；a为流速仪的常数，单位是m/s ；b为水力螺距，单位是m ;N为测速历时T时间内的信号累计数；T为测速历时，单位是S。
[0030]所述电源电路可包括外部电源和/或电池和/或充电电源。在使用外部电源(即市电)时，通过变压器降压至该新型流速仪信号器I的工作电压；手持情况时，仅利用电池供电，考虑到电池成本、容量及使用寿命，可采用聚合物组合电池，如聚合物锂离子电芯组合电池等；此外，同时采用电池供电和外部电源或充电电源，当电池过度消耗时，电源电路可自动切换至外部电源供电或充电电源供电。
[0031]实施例一
[0032]图2所示为本实用新型第一实施例的新型流速仪信号器I的电路原理图。该新型流速仪信号器I包括两端口输入端①②、采样电路、信号转换电路、开关控制电路以及电源电路。其中，所述采样电路包括第一采样电阻RU第二采样电阻R2和恒流源D1。所述信号转换电路包括比较电路IC1、电容、电阻和/或稳压管IC2。所述开关控制电路包括电阻、电容、第一三极管VTl和第二三极管VT2、有源蜂鸣器或发光二极管。
[0033]所述输入端①端与所述第一、第二采样电阻Rl、R2依次串联连接，所述第二采样电阻连接所述信号比较电路中的比较电路ICl的S引脚，所述恒流源Dl的一端连接于所述第一采样电阻Rl和第二采样电阻R2之间，所述恒流源Dl的另一端连接所述信号比较电路中的比较电路ICl的Vcc引脚。所述恒流源Dl的引入，将采集的电阻变化值通过信号转换电路转换为稳定的电压变化信号，解决了因水体电阻特性差异和磁敏开关吸合或接触带来的测量信号不稳定的问题，并简化了该新型流速仪信号器I的内部结构，减小装置体积，降低装置功耗，便于野外操作，所述恒流源Dl不宜选过大，从功耗小的角度考虑，选择小于1mA的恒流源Dl，优选为1.5mA。
[0034]为了进一步提高装置测量的灵敏度及野外作业长久性，所述信号转换电路除具有比较电路ICl和电容外，还具有稳压管IC2。当在野外作业时，该流速仪信号器I 一般采用9v电池供电，当电池电压下降至8v时，往往需要更换新的电池。当其加入稳压管时，所述稳压管串接在所述比较电路和所述开关控制电路之间，也就是电阻R3和R6之间(如图2所示)，所述稳压管可选可调稳压管或不可调稳压管，不仅可使识别信号更稳定传输，且可使电池在其电压低于8v时仍能继续工作，减少更换电池频率。当所述信号转换电路包括稳压管IC2时，所述第一采样电阻Rl阻值一般在300欧千欧，在图2所示实施例中优选为680欧；而当所述信号转换电路不包括稳压管IC2时(图2未示出)，所述第一采样电阻Rl阻值一般在I千欧?2千欧，在图2所示实施例中不包括稳压管时优选为1.5千欧。
[0035]所述第一三极管VTl的基极连接所述比较电路ICl的Vo引脚(即输出端)，所述第一三极管VTl的集电极经电阻与所述第二三极管VT2的基极连接，所述第一三极管VTl的发射极与所述第二三极管VT2的集电极连接，所述第二三极管VT2的发射极连接有源蜂鸣器或发光二极管，所述第一三极管VTl的集电极和第二三极管VT2的发射极与第一三极管VTl的发射极和第二三极管VT2的集电极分别连接电源电路的正负端。
[0036]图2中所述电源电路选用9v电池，但不限于电池，且比较电路选用7555芯片，其输入端的比较基准电压为3V。流速仪在水下工作时，当干簧管未吸合或接触丝未接触时，接在流速仪接线柱两端①②只有水体电阻，当水体电阻大于500欧时，比较电路ICl处的S引脚电压大于3V,比较电路ICl的输出端输出低电平,此时第一三极管VTl和第二三极管VT2反向截止不导通，有源蜂鸣器不发声；而当流速仪干簧管吸合或接触丝接触时，接在流速仪接线柱两端①②相当在水体电阻上并联一个短路开关，当接线柱两端电阻小于500欧时，比较电路ICl处的S引脚电压小于3V，比较电路ICl的输出端输出高电平，此时第一三极管VT1、第二三极管VT2正向导通，有源蜂鸣器发声。测量人员根据有源蜂鸣器发声，或根据替代有源蜂鸣器计数用的发光二极管发光，进行人工统计测速历时T时间内的信号累计数N，最后发送至二次接收仪计算水体流速。
[0037]实施例二
[0038]图3所示为本实用新型第二实施例的新型流速仪信号器I的电路原理图。该新型流速仪信号器I包括两端口输入端③④、采样电路、信号转换电路、开关控制电路以及电源电路。其中，所述采样电路包括第一采样电阻RU第二采样电阻R2和恒流源D1。所述信号转换电路包括比较电路IC1、电容、电阻和/或稳压管。所述开关控制电路包括电阻、电容、第三三极管VT3、第四三极管VT4、第五三极管VT5、包括发射模块和编码器IC4的发射电路
2、包括解码器IC3、接收模块和报警显示电路的接收电路3和自动测算主控电路4 ;所述自动测算主控电路4由信号预处理部分、微处理器、IXD显示部分和面板按键组成。
[0039]所述输入端③与所述第一、第二采样电阻Rl、R2依次串联连接，所述第二采样电阻连接所述信号比较电路中的比较电路ICl的S引脚，所述恒流源Dl的一端连接于所述第一采样电阻Rl和第二采样电阻R2之间，所述恒流源Dl的另一端连接所述信号比较电路中的比较电路ICl的Vcc引脚。所述恒流源Dl的引入，将采集的电阻变化值通过信号转换电路转换为稳定的电压变化信号，解决了因水体电阻特性差异和磁敏开关吸合或接触带来的测量信号不稳定的问题，并简化了该新型流速仪信号器I的内部结构，减小装置体积，降低装置功耗，便于野外操作，所述恒流源Dl不宜选过大，从功耗小的角度考虑，选择小于1mA的恒流源Dl，优选为1.5mA。
[0040]为了进一步提高装置测量的灵敏度及野外作业长久性，所述信号转换电路除具有比较电路ICl和电容外，还可具有稳压管。当在野外作业时，该流速仪信号器I 一般采用9v电池供电，当电池电压下降至8v时，往往需要更换新的电池。当其加入稳压管时，所述稳压管串接在所述比较电路和所述开关控制电路之间，也就是电阻R3和R6之间(图3未示出)，所述稳压管可选可调或不可调稳压管，不仅可使识别信号更稳定传输，且可使电池在其电压低于8v时仍能继续工作，减少更换电池频率。当所述信号转换电路包括稳压管时，所述第一采样电阻Rl阻值一般在300欧千欧，在图3所示实例中加入稳压管后优选为680欧；而当所述信号转换电路不包括稳压管时，所述第一采样电阻Rl阻值一般在I千欧千欧，在图3所示实施例中优选为1.5千欧。
[0041]所述第三三极管VT3的基极连接所述比较电路ICl的Vo引脚(即输出端)，所述第三三极管VT3的集电极经电容与所述第四三极管VT4的基极连接，所述第三三极管VT3的发射极分别与所述第四三极管VT4的发射极和所述第五三极管VT5的集电极连接，所述第四三极管VT4的集电极经电阻与所述第五三极管VT5的基极连接，所述第五三极管VT5的发射极连接所述发射电路2。
[0042]图3中所述电源电路选用9v电池，且所述比较电路选用7555芯片，其输入端的比较基准电压为3V。流速仪在水下工作时，当干簧管未吸合或接触丝未接触时，接在流速仪接线柱两端③④只有水体电阻，当水体电阻大于500欧时，比较电路ICl处的S引脚电压大于3V，比较电路ICl的输出端输出低电平，此时第三三极管VT3、第四三极管VT4和第五三极管VT5反向截止不导通，所述发射电路的编码器断电不工作；而当流速仪干簧管吸合或接触丝接触时，接在流速仪接线柱两端③④相当在水体电阻上并联一个短路开关，当接线柱两端电阻小于500欧时，比较电路ICl处的S引脚电压小于3V，比较电路ICl的输出端输出高电平，此时第三三极管VT3导通；当流速仪从吸合或接触跳变到断开时，第四三极管VT4获得一正脉冲导通，第五三极管VT5也正向导通，所述发射电路2接通电源，将流速测量识别信号通过无线电波发射至所述接收电路3，所述接收电路3中解码器IC3将测流信号送至自动测算主控电路4，自动测算主控电路4将信号数、历时、流速等信息输出显示在IXD显示部分上。
[0043]上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.流速仪信号器，用于水体流速测量，其特征在于，包括两端口输入端、采样电路、信号转换电路、开关控制电路以及电源电路；所述两端口输入端与流速仪中的接触丝或磁敏开关并联连接，再依次连接采样电路、信号转换电路和开关控制电路，所述电路均由所述电源电路供电；所述采样电路包括第一、第二采样电阻和恒流源，所述恒流源的一端连接在所述第一、第二采样电阻之间，所述恒流源的另一端分别与所述信号转换电路和所述电源电路连接。
2.根据权利要求1所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述信号转换电路包括比较电路、电容、电阻和/或稳压管。
3.根据权利要求2所述的新型流速仪信号器，其特征在于，当所述信号转换电路包括比较电路、电容和电阻时，所述第一采样电阻的阻值为I千欧千欧。
4.根据权利要求2所述的新型流速仪信号器，其特征在于，当所述信号转换电路包括比较电路、电容、电阻和稳压管时，所述稳压管串接在所述比较电路和所述开关控制电路之间，所述第一采样电阻的阻值为300欧千欧。
5.根据权利要求3或4所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述开关控制电路包括电阻、电容、第一三极管和第二三极管、有源蜂鸣器或发光二极管。
6.根据权利要求5所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述第一三极管的基极连接所述比较电路的输出端，所述第一三极管的集电极经电阻与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极连接有源蜂鸣器或发光二极管，所述第一三极管的集电极和第二三极管的发射极与第一三极管的发射极和第二三极管的集电极分别连接电源电路的正负端。
7.根据权利要求6所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述恒流源选取为小于1mA的恒流源。
8.根据权利要求3或4所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述开关控制电路包括电阻、电容、第三三极管、第四三极管、第五三极管、包括发射模块和编码器的发射电路、包括解码器、接收模块和报警显示电路的接收电路和自动测算主控电路；所述自动测算主控电路由信号预处理部分、微处理器、IXD显示部分和面板按键组成。
9.根据权利要求8所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述第三三极管的基极连接所述比较电路的输出端，所述第三三极管的集电极经电容与所述第四三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第四三极管的发射极和所述第五三极管的集电极连接，所述第四三极管的集电极经电阻与所述第五三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极连接所述发射电路。
10.根据权利要求9所述的新型流速仪信号器，其特征在于，所述恒流源选取为小于1mA的恒流源。
【文档编号】G01P1/00GK203965456SQ201420300597
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】张文龙 申请人:湖州市水文站