一种微小流量计的制作方法

本实用新型涉及检测仪器技术领域，具体的，涉及一种微小流量计。

背景技术：

浮选加药作为煤泥浮选过程的重要环节，其药剂量的准确添加对浮选的效果有很大的影响。目前煤泥浮选生产中由于缺少高精度的加药量检测设备和有效的加药策略，加药量的多少往往只能凭借工人的生产经验去添加。这种加药的方法不仅加重了工人的劳动强度，而且还会因为主观因素造成浮选精煤灰分的不稳定，从而影响了生产的效益。因此，迫切需要一种计量精确的流量计，对加药量实施有效的、实时的、准确的监测。

技术实现要素：

本实用新型提出一种微小流量计，解决了现有技术中浮选加药量控制精度差的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括与主控电路连接的流量传感器，还包括脉冲信号接口电路，所述脉冲信号接口电路包括计数器u2、计数器u3、d触发器u4a和d触发器u4b，

所述计数器u2的数据输入端和所述计数器u3的数据输入端均与所述主控电路连接，所述计数器u2的ld端和所述计数器u3的ld端均与流量传感器的输出端连接，所述计数器u2的clr端与流量传感器的输出端连接，所述流量传感器的输出端还与非门u6的输入端连接，所述非门u6的输出端与所述计数器u3的clr端连接，

所述计数器u2的rco端接入所述d触发器u4a的d端，所述d触发器u4a的q端接入所述d触发器u4b的set端，所述计数器u3的rco端接入所述d触发器u4b的rst端，所述d触发器u4b的q端与所述主控电路的cap0端连接。

进一步，所述计数器u2和所述主控电路之间还连接有锁存器u1，所述计数器u3和所述主控电路之间还连接有锁存器u1。

进一步，所述d触发器u4b和所述主控电路之间还连接有电平转换芯片u7。

进一步，还包括模拟电流输出电路，所述模拟电流输出电路包括运放u8，所述运放u8的同相输入端通过电阻r1连接基准源电路的输出端vref，所述运放u8的同相输入端还通过电阻r2连接主控电路的adc0端，所述运放u8的输出端通过电阻r3与三极管q1的基极连接，所述三极管q1的射极通过电阻r4连接至所述运放u8的反相输入端，所述三极管q1的射极还通过电位器rp1接地，所述三极管q1的集电极通过电阻r6连接电源vdd，所述三极管q1的集电极与所述电阻r6之间连接有端子j1，所述端子j1用于与外部电路连接。

进一步，所述基准源电路包括电阻r8、电位器rp2、电阻r7和三极管q2，电阻r8、电位器rp2和电阻r7依次连接形成串联支路，串联支路的一端与电源vdd连接，串联支路的另一端接地，所述电位器rp2和所述电阻r7的串联点与三极管q2的基极连接，所述电位器rp2和所述电阻r8的串联点与三极管q2的集电极连接，所述三极管q2的射极接地，所述三极管q2的集电极形成所述基准源电路的输出端vref。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中流量传感器用于将药液流量转换为脉冲信号fin输出，计数器u2的数据输入端p0～p3分别与主控电路的i/o口p10～p13端连接，用于设置计数器u2的计数值上限tmax，计数器u3的数据输入端p0～p3分别与主控电路的i/o口p10～p13端连接，用于设置计数器u3的计数值上限tmax；脉冲信号fin接入计数器u2的clr端和ld端、以及计数器u3的ld端，并经过非门u6接入计数器u3的clr端，在脉冲信号fin的高电平期间，计数器u2为计数模式，计数器u3不工作，且在脉冲信号fin的上升沿，数据输入端p0～p3的数据写入计数器u2，如果脉冲信号fin的宽度足够，当计数器u2的计数值大于计数值上限tmax时，计数器u2的rco端输出高电平，d触发器u4a的q端输出高电平，d触发器u4的set端被置位，d触发器u4b的q端输出高电平，表明脉冲信号fin为有效信号；如果脉冲fin的宽度不够，当计数器u2的计数值还未到达计数值上限tmax时，脉冲信号fin已经变为低电平，计数器u2停止工作，计数器u2的rco端输出低电平，d触发器u4a的q端输出低电平，表明脉冲信号fin为干扰的窄脉冲，d触发器u4b保持上一状态不变；

同时，在脉冲信号fin的低电平期间，计数器u3为计数模式、计数器u2不工作，且在脉冲信号fin的上升沿，数据输入端p0～p3的数据已写入计数器u3，如果脉冲信号fin的宽度足够，当计数器u3的计数值大于计数值上限tmax时，计数器u3的rco端输出高电平，d触发器u4b的rst端被置位，d触发器u4b的q端输出低电平，表明脉冲信号fin为有效信号；如果脉冲fin的宽度不够，当计数器u3的计数值未到达计数值上限tmax时，脉冲信号fin已经变为高电平，计数器u3停止工作，计数器u3的rco端输出低电平，d触发器u4a的q端输出低电平，表明脉冲信号fin为干扰的窄脉冲，d触发器u4b保持上一状态不变。

流量传感器输出的脉冲信号fin经过上述过程后，有效滤除了其中的窄脉冲干扰信号，滤波后的脉冲信号接入主控电路的cap0端，cap0端为主控电路的一个捕获单元接口，捕获单元接口通过计算脉冲个数即可得到药液的流量数据。脉冲信号fin经过上述过程滤波后输入到主控电路的捕获单元，便于捕获单元进行准确的脉冲计数，从而精确计算药液的流量。

通过改变计数值上限tmax，可以滤除不同宽度的窄脉冲干扰信号，进一步提高了本实用新型的通用性和便利性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电路原理框图；

图2为本实用新型中脉冲信号接口电路原理图；

图3为本实用新型中模拟电流输出电路原理图；

图4为本实用新型中基准源电路原理图；

图中：1-主控电路，2-流量传感器，3-脉冲信号接口电路，4-模拟电流输出电路，5-基准源电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

如图1-图2所示，本实施例微小流量计包括与主控电路连接的流量传感器，还包括脉冲信号接口电路，所述脉冲信号接口电路包括计数器u2、计数器u3、d触发器u4a和d触发器u4b，

所述计数器u2的数据输入端和所述计数器u3的数据输入端均与所述主控电路连接，所述计数器u2的ld端和所述计数器u3的ld端均与流量传感器的输出端连接，所述计数器u2的clr端与流量传感器的输出端连接，所述流量传感器的输出端还与非门u6的输入端连接，所述非门u6的输出端与所述计数器u3的clr端连接，

所述计数器u2的rco端接入所述d触发器u4a的d端，所述d触发器u4a的q端接入所述d触发器u4b的set端，所述计数器u3的rco端接入所述d触发器u4b的rst端，所述d触发器u4b的q端与所述主控电路的cap0端连接。

本实施例中流量传感器用于将药液流量转换为脉冲信号fin输出，计数器u2的数据输入端p0～p3分别与主控电路的i/o口p10～p13端连接，用于设置计数器u2的计数值上限tmax，计数器u3的数据输入端p0～p3分别与主控电路的i/o口p10～p13端连接，用于设置计数器u3的计数值上限tmax；脉冲信号fin接入计数器u2的clr端和ld端、以及计数器u3的ld端，并经过非门u6接入计数器u3的clr端，在脉冲信号fin的高电平期间，计数器u2为计数模式，计数器u3不工作，且在脉冲信号fin的上升沿，数据输入端p0～p3的数据写入计数器u2，如果脉冲信号fin的宽度足够，当计数器u2的计数值大于计数值上限tmax时，计数器u2的rco端输出高电平，d触发器u4a的q端输出高电平，d触发器u4的set端被置位，d触发器u4b的q端输出高电平，表明脉冲信号fin为有效信号；如果脉冲fin的宽度不够，当计数器u2的计数值还未到达计数值上限tmax时，脉冲信号fin已经变为低电平，计数器u2停止工作，计数器u2的rco端输出低电平，d触发器u4a的q端输出低电平，表明脉冲信号fin为干扰的窄脉冲，d触发器u4b保持上一状态不变；

同时，在脉冲信号fin的低电平期间，计数器u3为计数模式、计数器u2不工作，且在脉冲信号fin的上升沿，数据输入端p0～p3的数据已写入计数器u3，如果脉冲信号fin的宽度足够，当计数器u3的计数值大于计数值上限tmax时，计数器u3的rco端输出高电平，d触发器u4b的rst端被置位，d触发器u4b的q端输出低电平，表明脉冲信号fin为有效信号；如果脉冲fin的宽度不够，当计数器u3的计数值未到达计数值上限tmax时，脉冲信号fin已经变为高电平，计数器u3停止工作，计数器u3的rco端输出低电平，d触发器u4a的q端输出低电平，表明脉冲信号fin为干扰的窄脉冲，d触发器u4b保持上一状态不变。

流量传感器输出的脉冲信号fin经过上述过程后，有效滤除了其中的窄脉冲干扰信号，滤波后的脉冲信号接入主控电路的cap0端，cap0端为主控电路的一个捕获单元接口，捕获单元接口通过计算脉冲个数即可得到药液的流量数据。脉冲信号fin经过上述过程滤波后输入到主控电路的捕获单元，便于捕获单元进行准确的脉冲计数，从而精确计算药液的流量。

通过改变计数值上限tmax，可以滤除不同宽度的窄脉冲干扰信号，进一步提高了本实施例的通用性和便利性。

本实施例中，主控电路由单片机msp430及其外围电路构成，msp430为超低功耗微处理器，有利于降低系统的功耗。

进一步，如图2所示，所述计数器u2和所述主控电路之间还连接有锁存器u1，所述计数器u3和所述主控电路之间还连接有锁存器u1。

主控电路将计数值上限tmax发送至锁存器u1锁存，在脉冲信号fin的上升沿，计数器u2和计数器u3从锁存器读取计数值上限tmax，进行计数器u2和计数器u3的重装载，计数器u2和计数器u3的重装载无需主控电路的参与，有利于减轻主控电路的负担。

进一步，如图2所示，所述d触发器u4b和所述主控电路之间还连接有电平转换芯片u7。

d触发器u4b与主控电路的工作电压不同，在d触发器u4b和主控电路之间连接电平转换芯片u7，用于将d触发器u4b的输出信号转换为主控电路能够识别的电压信号，保证主控电路的准确读取。

进一步，还包括模拟电流输出电路，如图3所示，所述模拟电流输出电路包括运放u8，所述运放u8的同相输入端通过电阻r1连接基准源电路的输出端vref，所述运放u8的同相输入端还通过电阻r2连接主控电路的adc0端，所述运放u8的输出端通过电阻r3与三极管q1的基极连接，所述三极管q1的射极通过电阻r4连接至所述运放u8的反相输入端，所述三极管q1的射极还通过电位器rp1接地，所述三极管q1的集电极通过电阻r6连接电源vdd，所述三极管q1的集电极与所述电阻r6之间连接有端子j1，所述端子j1用于与外部电路连接。

本实施例还设置有模拟电流输出电路，用于将流量信号以4～20ma电流的形式输出，方便与工控机的连接。模拟电流输出电路的工作原理为：如图3所示，主控电路首先将药液流量数据写入d/a转换模块0进行模数转换，d/a转换模块0输出模拟量数据到dac0引脚，dac0引脚输出电压vo到运放u8的同相输入端，运放u8的同相输入端还与基准源电路的输出端vref连接。设定运放u8的同相输入端电压为v+，反相输入端电压为v-，三极管q1的基极电流为ib，集电极电流为ic，射极电流为ie，共射放大倍数为k，由运放u8“虚断”性质可知，电阻r4支路电流为0，电阻r4上压降为0，电位器rp1两端电压为v-，三极管q1的射极电流ie为通过电位器rp1的电流，即

ie＝v-/rp1＝(1+k)ib；(1)

同时，在j1端子接入负载rl时，流过负载rl的电流为io，

io＝ic＝kib；(2)

同时，令电阻r1与电阻r2的阻值相等，由运放u8“虚断”性质可知，

vref–(v+)＝(v+)–vo，即

vref+vo＝2v+＝2v-；(3)

由上式(1)(2)(3)可知，

(vref+vo)/2rp1＝(1+1/k)io

其中，k>>1，所示1/k近似为0，得到

io＝(vref+vo)/2rp1

因此，调节电位器rp1的阻值范围和基准源的输出端vref的电压值，即可得到4～20ma的电流输出io。

进一步，如图4所示，所述基准源电路包括电阻r8、电位器rp2、电阻r7和三极管q2，电阻r8、电位器rp2和电阻r7依次连接形成串联支路，串联支路的一端与电源vdd连接，串联支路的另一端接地，所述电位器rp2和所述电阻r7的串联点与三极管q2的基极连接，所述电位器rp2和所述电阻r8的串联点与三极管q2的集电极连接，所述三极管q2的射极接地，所述三极管q2的集电极形成所述基准源电路的输出端vref。

流过电位器rp2和电阻r7的电流远远大于三极管q2基极的电流，因此，三极管q2的基极电流可以忽略，这样，流过电位器rp2的电流与流过电阻r7的电流相等；输出电压vref等于电位器rp2的端电压与电阻r7的端电压之和，电阻r7的端电压等于三极管q2的基-射极间电压vbe，又有vbe＝r7*vref/(rp2+r7)，因此得到vref＝vbe*(rp2+r7)/r7。通过调节电位器rp2的阻值，可以调节输出电压vref的大小。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。