一种玻璃转子流量计及其读数电路的制作方法

本实用新型涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种玻璃转子流量计及其读数电路。

背景技术：

玻璃转子流量计的主要测量元件为一根垂直安装的下小上大锥形玻璃管和在内可上下移动的浮子。当流体自下而上经锥形玻璃管时，在浮子上下之间产生压差，浮子在此差压作用下上升。当此上升的力、浮子所受的浮力及粘性升力与浮子的重力相等时，浮子处于平衡位置。因此，流经玻璃转子流量计的流体流量与浮子上升高度，即与玻璃转子流量计的流通面积之间存在着一定的比例关系，浮子的位置高度可作为流量量度。

传统的玻璃转子流量计仅靠肉眼读数，容易因为读取角度和读取方法不对产生误差，在一些恶劣的实验和生产环境人员进入读数是一件辛苦且危险的工作，因此有必要设计一种自动读数的玻璃转子流量计及其读数电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种玻璃转子流量计及其读数电路。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种玻璃转子流量计的读数电路，包括：

红外发射电路：发射呈线性的红外光；

红外接收电路：接收所述红外发射电路发出的线性的红外光，当接受到的线性的红外光存在部分缺失，将缺失部分的位置信号转化为电信号传出；

单片机：控制红外发射电路的发射时序，并接收所述红外接收电路发出的电信号，得出缺失部分的高度，并传出；

电源电路：为所述红外发射电路、所述红外接收电路和所述单片机供电。

通过红外发射电路发出红外光，转子在运动时会阻挡红外光的传输，红外接收电路接收红外光，并输出相应电信号到单片机，经处理后即可得到转子的位置，得到流量大小。

电源电路对24v直流电降压稳压后输出所需直流电，适合单片机运行，避免损坏单片机，导致运行错误。

还包括用于传输数据的输出远传电路；所述远传电路包括远传数据卡；所述远传数据卡的输入端与单片机的远传输出端电连接，方便数据远程传输，无需线材连接，数据传输更加方便

还包括数据存储电路；所述数据存储电路包括数据存储芯片；所述数据存储芯片与单片机的数据读取接口电连接，可以存储红外发射电路与红外接收电路读取数据与玻璃转子流量的对应关系，方便后期读数，无需转换。

还包括通讯扩展接口；所述通讯扩展接口的端口与单片机的通讯端口电连接，方便与plc系统或显示器或其他接收端连接，方便读数。

还包括报警指示电路；所述报警指示电路与单片机端口电连接，方便了解单片机状态。

所述单片机型号优选为msp430。

本实用新型的第二个技术方案是：一种玻璃转子流量计，包括中空的管体，刻于所述管体外壁的刻度，设于所述管体内的转子，设与所述管体两侧的红外阵列发射管和红外阵列接收管，以及连接红外阵列发射管和红外阵列接收管的读数电路；所述读数电路与上述的一种玻璃转子流量计的读数电路一致，通过红外发射电路、红外接收电路和读数电路可以实现远程读取流量计数据，读数精准，改造方便，成本低，方便推广，十分适合实验室，工厂等环境应用。

所述红外阵列发射管包括若干个沿管体长度方向阵列排布的红外发射管；所述红外阵列接收管包括若干个与所述红外发射管一一对应的红外接收管，能够通过调整红外发射管和红外接收管的排布密度，通过刻度值的用户数据存储，以及采样后标定的数据，通过非线性的修正程序，可以很准确的反应刻度管的实际值，计算后输出电流信号，准确的反应出浮子在刻度的当前读数值，反应了真实的流量刻度数据，使用十分方便。

所述红外发射管与所述刻度一一对应，经出厂标定后，使数据与玻璃转子流量计读取精度一致，无需换算，便可以很好的接入二次仪表或者plc系统。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

(1)本实用新型的电路通过红外发射电路发出红外光，转子在运动时会阻挡红外光的传输，红外接收电路接收红外光，并输出相应电信号到单片机处理后即可得到转子的位置，从而得到流量大小。

(2)本实用新型设有输出远传电路，方便数据远程传输，两线制连接，传输更加稳定。

(3)本实用新型的数据存储电路可以存储标定数据、出产整定设置等，方便后期读数。

(4)本实用新型设有通讯扩展接口方便与plc系统或显示器或其他接收端连接，方便读数。

(5)本实用新型的报警指示电路与单片机端口连接，方便了解单片机状态。

(6)本实用新型的玻璃转子流量计通过红外发射电路、红外接收电路和读数电路可以实现远程读取流量计数据，读数精准，改造方便，成本低，方便推广，十分适合实验室，工厂等环境应用。

(7)本实用新型能够通过紧凑设置的红外发射管和红外接收管，细分刻度，提高读数精度。

(8)本实用新型的玻璃转子流量计的红外发射管与所述刻度一一对应，使发射与接收逐一同步，进一步抗干扰，增强了本产品的稳定性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的读数电路的结构框图。

图2为本实用新型的读数电路的电路图。

图3为本实用新型的红外发射电路的电路图。

图4为本实用新型的红外接收电路的电路图。

图5为本实用新型的电源电路的电路图。

图6为本实用新型的输出远传电路的电路图。

图7为本实用新型的数据存储电路的电路图。

图8为本实用新型的玻璃转子流量计的结构示意图。

附图中标号为：

红外发射电路1，红外接收电路2，单片机3，电源电路4，输出远传电路5，数据存储电路6，通讯扩展接口7，报警指示电路8，管体9，刻度10，转子11，红外阵列发射管12，红外阵列接收管13。

具体实施方式

见图1和图2，本实施例的读数电路，包括：

红外发射电路1：线性排列的红外光发射管。

红外接收电路2：接收红外发射电路1发出的红外光，当接受到的线性的红外光存在阴影，将阴影的位置信号转化为电信号传出。

单片机3：控制红外发射电路1的发射时序，并接收红外发射电路1发出的电信号，输出与阴影部分的位置高度对应的电流。输出电流范围为4～20ma，4ma对应0位，20ma对应满量程。

电源电路4：接收24v直流电路降压为5v直流电路，为红外发射电路1、红外接收电路2和单片机3供电。

本实施例的读数电路还输出远传电路5、报警指示电路8、数据存储电路6、通讯扩展接口7以及标定接口。

见图3，红外发射电路1包括三极管q1、三极管q2，红外发射管ls1、红外发射管ls2、红外发射管ls3、红外发射管ls4、红外发射管ls5、三极管qs1、三极管qs2、三极管qs3、三极管qs4和三极管qs5；所述三极管q1的发射极接5v电源，三极管q1的基极与三极管q2的集电极相连，三极管q1的集电极经电阻r6与红外发射管ls1、红外发射管ls2、红外发射管ls3、红外发射管ls4和红外发射管ls5的阳极相连接。红外发射管ls1、红外发射管ls2、红外发射管ls3、红外发射管ls4和红外发射管ls5的阴极分别与三极管qs1、三极管qs2、三极管qs3、三极管qs4和三极管qs5的集电极相连；三极管qs1、三极管qs2、三极管qs3、三极管qs4和三极管qs5的集电极接地；三极管qs1、三极管qs2、三极管qs3、三极管qs4和三极管qs5的基极分别与单片机mcu的端口sn1、sn2、sn3、sn4和sn5相连接。红外发射电路1包括若干个线性排列的红外发射器；红外接收电路2包括若干个与红外发射器一一对应的红外接收器；对应的红外发射器与红外接收器同步导通，使发射与接收逐一同步，进一步抗干扰，增强了本产品的稳定性。

见图4，红外接收电路2包括三极管q3、三极管q4，红外接收管lr1、红外接收管lr2、红外接收管lr3、红外接收管lr4、红外接收管lr5、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电阻r5；三极管q3的发射极接5v电源，三极管q3的基极与三极管q4的集电极相连，而三极管q3的集电极经电阻r7与红外接收管lr1、红外接收管lr2、红外接收管lr3、红外接收管lr4和红外接收管lr5的阴极相连接。三极管q4的基极与单片机mcu的io端口rg1相连接，发射极接地；红外接收管lr1、红外接收管lr2、红外接收管lr3、红外接收管lr4和红外接收管lr5的阳极分别与单片机mcu的io端口ad1端口、ad2端口、ad3端口、ad4端口和ad5端口相连接。

通过红外发射电路1发出红外光，转子11在运动时会阻挡红外光的传输，红外接收电路2接收红外光，单片机3采集光强度，即可得到转子11的高度，再与标定位置数据比对修正，从而得到流量大小。

见图5，电源电路4的输入端口连接电源24v，输出端口b+、b-输出3.3v，分别连接远传电路、数据存储电路6以及通讯扩展接口7、标定接口的输入端进行电连接，以实现供电；供电电源电路4的a+输出端口、a-输出端口输出5v，与红外发射电路1、红外接收电路2输入端电连接，以实现供电。

电源电路4的输入电源正端与压敏电阻tvs并联后经熔断器f1与共轭电感l1串联。电阻电感l1的a2端子与三极管q5的集电极以及电阻r2的一端相连；三极管q5的基极与电阻r2的另一端以及稳压管z1的阴极、电容c1的阳极相连；三极管q5的发射极与三极管q6的基极、电阻r1的一端相连。电阻r1的另一端、三极管q6的发射极、电容c2的阳极、供电芯片u1的6脚和电阻r3的一端相连；稳压管z1的阳极和电容c1的阴极相连并接地；供电芯片u1的7、8脚以及1脚相连后与电阻r3的另一端相连；供电芯片u1的5脚与电阻r4和电阻r5的一端相连接，电阻r4的另一端接地，电阻r5的另一端与电容c3的阳极、滤波电感l2的一端以及5v引出端子相连接，同时连接后与u2的1脚和3脚相连接；电感l2的另一端与供电芯片u1的2脚、二极管d2的阴极相连接；二极管d2的阳极接地；供电芯片u1的3脚和4脚分别和电容c4的阳极和阴极相连，同时，u1的4脚和电容c4的阴极接地。电压调节芯片u2的5脚与3.3v电源端子、电容c5的阳极相连，而电压调节芯片u2的2脚与电容c5的阴极相连后并接地。对24v的电压降压至5v，再对5v的直流电降压稳压后输出3.3v低压直流电，满足单片机3运行，避免干扰单片机3，导致运行错误。

单片机mcu型号优选为msp430。单片机mcu的io端口p1.5端口、p1.6端口、p1.7端口、p2.0端口、p2.1端口和p2.2端口分别与红外发射电路1的输入信号端口sg1端口、sg2端口、sg3端口、sg4端口、sg5端口和sg6端口进行电连接。

红外发射电路1的信号输出端口sn5端口、sn4端口、sn3端口、sn2端口和sn1端口分别与单片机mcu的io端口p3.6端口、p3.7端口、p4.0端口、p4.1端口和p4.2端口电连接；

单片机mcu的p1.0端口、p1.1端口、p1.2端口、p1.3端口、p1.4端口和p6.6端口分别与红外接收电路2的输入信号端口rg5端口、rg4端口、rg3端口、rg2端口、rg1端口和rg6端口电连接；

单片机mcu的a0端口、a1端口、a2端口、a3端口和a4端口分别与红外接收电路2的ad5端口、ad4端口、ad3端口、ad2端口和ad1端口电连接；

单片机mcu的p6.7端口与输出远传电路5的aout端口电连接；

单片机mcu的p4.6端口与报警指示电路8的输入端电连接；

单片机mcu的p3.1端口、p3.2端口和p3.3端口分别与数据存储电路6的sda端口、wp端口、scl端口电连接；

单片机mcu的p3.4端口、p3.5端口、p4.5端口分别与通讯扩展接口7电路的tx端口、rx端口、ctr端口电连接；

单片机mcu的p2.3端口、p2.4端口、p2.5端口、p2.6端口、p2.7端口和p3.0端口分别与标定接口的3号端口、4号端口、5号端口、6号端口、7号端口和8号端口电连接；

单片机mcu型号优选为msp430。

还包括复位电路。复位电路与单片机3的复位接口电连接，方便在单片机3出现低电压时进行初始化。

复位电路由复位芯片完成，当电压低于2.7v时，复位单片机3，高于此值时，单片机3将正常运行。

见图6，输出远传电路5包括第一运放芯片u3、第二运放芯片u4，三极管q7，电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15和电阻r16以及电容c6、电容c7。第一运放芯片u3的供电电源为3.3v、第二运放芯片u4的供电电源为24v；第一运放芯片u3的同相端与aout端口相连接，反相端和输出端之间跨接电阻r8；第一运放芯片u3的输出端经电阻r9同第二运放芯片u4的同相端相连；第二运放芯片u4的同相端连接电阻r9和电阻r11的一端相连接，而第二运放芯片u4的反相端连接电阻r10的一端后接地；第二运放芯片u4的反相端同输出端之间跨接电容c6，第二运放芯片u4的反相端经过电阻r13、电阻r14和三极管q7的发射极相连接；第二运放芯片u4的输出经过电阻r12与三极管q7的基极相连接；三极管q7的集电极接24v，三极管q7的发射极连接电阻r15的一端，而电阻r15的另一端与电阻r11和电阻r16的一端相连接；电阻r11的另一端同第二运放芯片u4的同相端相连，而电阻r16的另一端与电容c7的阳极和输出端子相连；电容c7的阴极接地并与另一输出端子相连接。

见图7，数据存储电包括数据存储芯片u5、电阻r21和r22。数据存储芯片u5的1脚、2脚、3脚和4脚接地，8脚接3.3v电源；5脚连接sda端口，6脚连接scl端口，7脚连接wp端口；6脚和8脚之间跨接电阻r21，5脚和8脚之间跨接电阻r22，可以存储标定数据、出产整定设置等，例如红外发射电路与红外接收电路读取数据与玻璃转子流量的对应关系，方便后期读数，无需转换。

还包括标定接口。标定接口与单片机3的调试接口电连接，方便修改数据，匹配不用口径的玻璃管流量计。通过标定接口对单片机3的4-20ma电流输出值的设定、输出阻尼、小流量切除、量程设置、修正点数设置、刻度10对应值设定进行调试。标定接口与单片机3之间使用spi同步串行接口进行通信，方便对输出数据进行调整与标定数据的操作保存。

报警指示电路8包括串联的发光二极管ld1和电阻r6，串联的发光二极管ld1和电阻r6一端连接单片机3的p4.6端口，另一端接地，能够在单片机mcu出错时亮灯报警，方便了解单片机状态，能够在单片机mcu报错时及时修正。

见图8，本实施例的玻璃转子流量计，包括中空的管体9，刻于管体9外壁的刻度10，设于管体9内的转子11，设与管体9两侧的红外阵列发射管12和红外阵列接收管13，以及连接红外发射电路1和红外接收电路2的读数电路。读数电路与上述的一种玻璃转子流量计的读数电路一致，通过红外阵列发射管12、红外阵列接收管13和读数电路可以实现远程读取流量计数据，读数精准，改造方便，成本低，方便推广，十分适合实验室，工厂等环境应用。

红外发射电路1包括若干个沿管体9长度方向阵列排布的红外发射管。红外接收电路2包括若干个与红外发射管一一对应的红外接收管，能够通过调整红外发射管和红外接收管的排布密度，改变读数精度，使用十分方便。

红外发射管与刻度10一一对应，经出厂标定后，可于内部存储刻度10值与浮子的对应关系，使数据与玻璃转子流量计读取精度一致，无需换算，便可以很好的接入二次仪表或者plc系统。

本实施例的玻璃转子流量计通过红外阵列发射管12、红外阵列接收管13和读数电路配合判断转子11位置完成读数，并可连接至二次仪表显示读数或连接至plc系统，进行实时远传数据读取。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。