一种基于gprs的低功耗罗茨流量计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电子技术领域，涉及一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计。
【背景技术】
[0002] 罗茨流量计，又称为腰轮流量计，属于容积式流量计的一种。罗茨流量计是目前 流量仪表中精度最高的一类，专门用来检测天然气、煤气和其他无腐蚀性气体，是测量这些 气体流体流量值的最佳仪表，在气体流体测量中占有重要的地位。罗茨流量计的工作原理 为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差，流量计的转子在此压力 差作用下产生旋转，并将流体由入口排向出口。在这个过程中，流体一次次地充满流量计的 "计量空间"，然后又不断地被送往出口，测量的流量值与转子的转动次数相关，通过计算转 动次数就可以得到通过流量计的流量。
[0003] 国外用罗茨流量计对流量进行精确计量。美国德莱塞公司设计了一款罗茨流量 计，这款罗茨流量计的表体各组件通过精密加工，壳体、罗茨转子和同步齿轮之间具有良好 的啮合，测量精度很高，但是这款流量计对气体的物理特性敏感度却比较低。国内对罗茨流 量计的研宄也在逐渐加强，通过不断改进，不仅在精度上得到了提高，同时在结构上进行了 改善。
[0004] 但是罗茨流量计仍存在一些不足的地方：如对于那些不方便读取数据的特殊场 合，流量计使用就受到了限制；而将流量计的数据通过附加的装置导出再进行读取的方式 又存在因流量计附加装置而造成能耗较大的问题。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种方便读取数据且 能耗低的基于GPRS的低功耗罗茨流量计。
[0006] 本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
[0007] 一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所述的罗茨流量计包括单片 机、能检测流体流量值的零功耗磁敏传感器、能采集流经罗茨流量计的流体压力的压力采 集模块以及用于与远程监控中心进行无线数据传输的无线通讯模块，所述的零功耗磁敏传 感器、压力采集模块以及无线通讯模块均与上述单片机电连接且单片机能接收零功耗磁敏 传感器和压力采集模块分别发送的流量信号和压力信号并在处理后输送给上述无线通讯 丰旲块。
[0008] 本基于GPRS的低功耗罗茨流量计通过无线通讯模块的设置来实现远程数据通 讯，方便了各种场合的数据读取。同时，采用零功耗磁敏传感器来检测流体流量值，采用单 片机进行数据采集和处理，因零功耗磁敏传感器根据韦根效应工作，工作时无需外加电源， 当外加激励磁场的极性发生跳变时，传感器便输出一个脉冲信号，同时输出信号的幅值与 磁场变化速度无关。本基于GPRS的低功耗罗茨流量计中的磁敏传感器功耗为零并结合单 片机具有低功耗的优点，大大降低了流量计的功耗，在保证数据读取方便的同时，降低了流 量计的功耗。
[0009] 在上述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计中，所述的罗茨流量计还包括一能 采集流体温度的温度采集模块，该温度采集模块与上述单片机电连接并能向单片机输送温 度信号。
[0010] 在上述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计中，所述的零功耗磁敏传感器与单 片机之间还依次串联有信号滤波电路、信号放大电路和比较电路。
[0011] 在上述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计中，所述的压力采集模块包括压力 传感器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容Cl以及二路运算放大器，所述的压力传感器的输出 端与二路运算放大器的正输入端相连接，所述的电阻Rl的一端接地，另一端与二路运算放 大器的负输入端相连接，电阻R2的一端与二路运算放大器的负输入端相连接，另一端与二 路运算放大器的输出端相连接，电阻R3的一端与二路运算放大器的输出端相连接，另一端 与单片机相连接。
[0012] 在上述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计中，所述的无线通讯模块包括相互 连接的A8500芯片及SM卡，所述的A8500芯片与上述单片机相连接。
[0013] 在上述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计中，所述的单片机为MSP430F425型 单片机。
[0014] 与现有技术相比，本基于GPRS的低功耗罗茨流量计具有以下优点：
[0015] 1、本基于GPRS的低功耗罗茨流量计利用零功耗磁敏传感器对流体流量进行测 量，由MSP430F425单片机对压力、温度和流量信号进行处理，提高了测量的精确度，降低了 功耗，延长了电池的使用寿命。
[0016] 2、本基于GPRS的低功耗罗茨流量计采用A8500芯片并能通过GPRS网络传输数 据，实现了数据的远距离传输，弥补了部分罗茨流量计工作环境受限的不足，具有实时监测 的优点。
【附图说明】
[0017] 图1是本基于GPRS的低功耗罗茨流量计原理结构框图。
[0018] 图2是温度采集模块的电路图。
[0019] 图3是压力采集模块的电路图。
[0020] 图4是零功耗磁敏传感器与单片机之间的电路图。
[0021] 图5是无线通讯模块的电路图。
【具体实施方式】
[0022] 以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步 的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0023] 如图1所示，本基于GPRS的低功耗罗茨流量计包括单片机、能检测流经罗茨流量 计的流体流量值的流量信号采集模块、能采集流经罗茨流量计的流体压力的压力采集模 块、能采集流经罗茨流量计的流体温度的温度采集模块以及用于与远程监控中心进行无线 数据传输的无线通讯模块。流量信号采集模块、压力采集模块、温度采集模块以及无线通讯 模块均与单片机电连接，且单片机能接收流量信号采集模块、压力采集模块和温度采集模 块分别发送的流量信号、压力信号以及温度信号并在对各个信号进行处理后输送给无线通 讯模块进行数据通讯。
[0024] 在本实施例中，单片机采用MSP430F425型单片机。MSP430F425型单片机共有64 个引脚，具有1个16位的CPU，1个16位的寄存器，3个16位A/D转换器，1个16位定时 器，还有128段集成IXD驱动器，硬件乘法器和14个I/O引脚。单片机具有5种低功耗模 式，这使得电池在流量监测中可以具有很长的使用寿命，单片机还自带看门狗定时器，可以 保证系统不跑飞，稳定持续的运行。
[0025] 流量信号采集模块包括依次串联的磁敏传感器、信号滤波电路、信号放大电路和 比较电路，比较电路的输出端与单片机电连接。温度采集模块包括温度传感器和电桥电路， 温度传感器与电桥电路对应连接，电桥电路的输出端与单片机电连接。压力采集模块包括 依次串联的压力传感器、电压放大电路和电压滤波电路，滤波电路的输出端与单片机电连 接。无线通讯模块包括A8500芯片、SM卡以及供电电源，A8500芯片与单片机电连接。
[0026] 上述各个模块的具体电路结构如下：
[0027] 如图2所示，温度采集模块包括作为温度传感器的铂热电阻Rt和电桥电路，外部 提供3V直流电源，电桥电路的输出连接到430单片机的Al+和Al-引脚。其中。铂热电阻 采用PtlOOO,由于铂热电阻具有非线性，所以把铂热电阻连接到一个电桥电路进行修正，使 之线性输出。因为铂热电阻具有很好的测试精度和稳定性，并且测温范围宽，所以广泛运用 到温度测量中。
[0028] 已知理想气体状态方程表达式为：PV=nRT。
[0029] 该表达式中：n-气体物质的量；
[0030] R-摩尔气体常数，其值为8. 31J/Kmol;
[0031] P、V、T一分别为气体的压力，体积，温度。
[0032] 标况下的温度值T= 273. 15°C，压力值P= 101. 325kPa。根据该公式可以找到 温度与体积，压力之间的关系，但是在实际情况中，理想气体并不存在，当压力较小，气体分 子间作用力可忽略时，认可用上述表达式进行计算。进而可以得到通过电桥电路修正后的
【主权项】
1. 一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所述的罗茨流量计包括单片机、 能检测流体流量值的零功耗磁敏传感器、能采集流经罗茨流量计的流体压力的压力采集模 块以及用于与远程监控中心进行无线数据传输的无线通讯模块，所述的零功耗磁敏传感 器、压力采集模块以及无线通讯模块均与上述单片机电连接且单片机能接收零功耗磁敏传 感器和压力采集模块分别发送的流量信号和压力信号并在处理后输送给上述无线通讯模 块。
2. 根据权利要求1所述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所述的罗 茨流量计还包括一能采集流体温度的温度采集模块，该温度采集模块与上述单片机电连接 并能向单片机输送温度信号。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所 述的零功耗磁敏传感器与单片机之间还依次串联有信号滤波电路、信号放大电路和比较电 路。
4. 根据权利要求1或2所述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所述 的压力采集模块包括压力传感器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容Cl以及二路运算放大器， 所述的压力传感器的输出端与二路运算放大器的正输入端相连接，所述的电阻Rl的一端 接地，另一端与二路运算放大器的负输入端相连接，电阻R2的一端与二路运算放大器的负 输入端相连接，另一端与二路运算放大器的输出端相连接，电阻R3的一端与二路运算放大 器的输出端相连接，另一端与单片机相连接。
5. 根据权利要求1或2所述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所述 的无线通讯模块包括相互连接的A8500芯片及SM卡，所述的A8500芯片与上述单片机相 连接。
6. 根据权利要求1或2所述的一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，其特征在于，所述 的单片机为MSP430F425型单片机。
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于GPRS的低功耗罗茨流量计，属于电子技术领域。它解决了现有的罗茨流量计存在读取数据不便和能耗高的问题。本基于GPRS的低功耗罗茨流量计，包括单片机、能检测流体流量值的零功耗磁敏传感器、能采集流经罗茨流量计的流体压力的压力采集模块以及用于与远程监控中心进行无线数据传输的无线通讯模块，所述的零功耗磁敏传感器、压力采集模块以及无线通讯模块均与上述单片机电连接且单片机能接收零功耗磁敏传感器和压力采集模块分别发送的流量信号和压力信号并在处理后输送给上述无线通讯模块。本基于GPRS的低功耗罗茨流量计具有读数方便和能耗低的优点。
【IPC分类】G01F15-06, G08C17-02, H04L29-06, G01F11-28
【公开号】CN204495414
【申请号】CN201520217419
【发明人】周福根, 李福增, 林剑江, 梁超
【申请人】浙江松川仪表科技股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月13日