专利名称：一种多功能流量积算调节仪的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种多功能流量积算仪，特别是指一种带有流量PI调节和温压自动补偿功能的，适用于液体、蒸汽、天然气和一般气体等的流量积算的二次仪表。
二背景技术：
目前市场上流量积算仪种类很多，由于硬件电路的限制，一般的流量积算仪不同时具备输入信号与单片机隔离、多种温压补偿、流量PI调节、实时时钟和定时抄表功能。
三
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具备多种信号类型输入、多种流量温压补偿方式及带有流量PI调节等功能的隔离型多功能流量积算调节仪。
一种多功能流量积算调节仪，电路部分包括信号采集单元I，数据处理单元II，以及输出单元III；数据处理单元II与信号采集单元I、输出单元III之间通过光耦进行电气隔离；输出单元III包括完成流量变送的流量变送模块j、输出流量调节信号的流量调节模块k、提供流量双限报警信号的流量报警模块l、完成通信功能的通信模块m和显示参数的数码显示模块i；其特征是信号采集单元I包括模拟信号调理电路a、模拟开关电路b、模数转换电路c和频率信号调理电路d；信号采集单元I将接受的温度、压力或流量信号，经模拟信号调理电路a后进入模拟开关电路b，模数转换电路c在微控制器电路e的控制下有序的切换模拟开关电路b，将各路模拟信号转换成数字信号后送入数据处理单元II；信号采集单元I将接受的频率流量信号则经频率信号调理电路d转换成标准方波信号后送入数据处理单元II；数据处理单元II主要包括微控制器电路e、提供微控制器电路e复位信号和掉电检测信号的复位与掉电检测电路f、存放程序的程序存储器扩展电路g及提供定时方波信号的实时时钟电路h；模拟开关电路b主要包括模拟开关U103；模数转换电路c主要包括模数转换器U104；信号调理电路a包括由算放大器U102，电阻R101～R110，电容C101～C103、C108组成的信号取样电路，温度信号分别经电容C101、电阻R104和电容C102滤波，再经运算放大器U102放大后进入模拟开关U103；压力信号先经取样电阻R102，再经电阻R105、R108分压，然后经C103滤波后接入模拟开关U103；流量信号先经取样电阻R103，再经电阻R106、R109分压，然后经C108滤波后接入模拟开关U103；信号调理电路a还包括恒流源芯片U101，产生正负两路恒流源分别从相反方向接入热电阻；信号调理电路a还包括由温度传感器U105、电阻R114～R116分压、电容C113～C115组成的热电偶冷端补偿电路，用于热电偶冷端补偿；频率信号调理电路d主要包括定时器U202，二极管D201、D202，电阻R201，R208电容C201，将频率信号整形成标准方波信号后经光耦隔离送入微控制器U302的27脚；频率信号调理电路还包括由运算放大器U201A，U201B，电容C202～C205，电阻R202～R207组成弦波信号处理电路，将弦波信号处理后再经定时器U202整形后送入微控制器U302。
数据处理单元II中微控制器电路e主要包括微控制器U302，复位与掉电检测电路f主要包括微处理器监控器U303，程序存储器扩展电路g主要包括地址锁存器U304、译码器U306、程序存储器U305和与非门U307、U308；实时时钟电路h主要包括实时时钟U301；微控制器U302的PB口与地址锁存器U304、译码器U306相连；地址译码器U306的15脚与实时时钟U301的13脚相连；地址译码器U306的11脚与与非门U308的4、5脚相连；实时时钟U301的23脚与微控制器U302的33脚相连；微处理器监控器U303的8脚提供上电复位信号与微控制器U302的17脚相连，U303的5脚还提供低电压检测信号与微处理器U302的18脚和48脚相连。
本实用新型与已有技术相比，具有通用性强、功能齐全、使用方便等特点。
本实用新型还具有流量PI调节、压力自动补偿、温度自动补偿、温度压力同时补偿、密度补偿、非线性补偿、实时时钟及定时抄表功能。
四
附图1是本实用新型的原理框图附图2是附图1中信号采集单元电路部分电气原理示意图附图3信号采集单元电路频率信号调理电路是数据处理单元电气原理示意图附图4是附图1中数据处理单元电路电气原理示意图五、具体实施方案附图1中电路部分包括信号采集单元I，数据处理单元II，以及输出单元III；数据处理单元II与信号采集单元I、输出单元III之间通过光耦进行电气隔离；信号采集单元I包括模拟信号调理电路a、模拟开关电路b、模数转换电路c和频率信号调理电路d；信号采集单元将接受的温度信号Tin、压力信号Pin或流量信号Qin，经模拟信号调理电路a后进入模拟开关电路b，模数转换电路c在微控制器电路e的控制下有序的切换模拟开关电路b，将各路模拟信号转换成数字信号后送入数据处理单元II；频率流量信号fin则经频率信号调理电路d转换成标准方波信号后送入数据处理单元II；数据处理单元II主要包括微控制器电路e、提供微控制器电路e复位信号和掉电检测信号的复位与掉电检测电路f、存放程序的程序存储器扩展电路g及提供定时方波信号的实时时钟电路h；输出单元III包括完成流量变送的流量变送模块j、输出流量调节信号的流量调节模块k、提供流量双限报警信号的流量报警模块l、完成通信功能的通信模块m和显示参数的数码显示模块i；数据处理单元通过光耦分别控制流量变送输出模块j、流量调节输出模块k、流量报警输出模块l和通信输出模块m，计算结果送数码显示部分i显示。
附图2中恒流源U101产生正负两路恒流源，作为热电阻温度传感器的激励电流，温度信号Tin若为热电阻信号，信号分别经电容C101、电阻R104和电容C102滤波，再经运算放大器U102放大后进入模拟开关U103的13脚；温度信号若为热电偶信号，信号经滤波，再经运放U102放大后进入模拟开关U103的13脚；温度传感器U105的输出电压经电阻R115、R116分压、电容C114滤波后进入模拟开关U103的15脚，该信号用于热电偶冷端补偿，电阻R101用于热电阻、热电偶的断线检测；压力信号Pin，经电阻R102取样，电阻R105、R108分压，电容C103滤波后进入模拟开关U103的14脚；流量信号Qin，经电阻R103取样，电阻R106、R109分压，电容C108滤波后进入模拟开关U103；模数转换器U104在微控制器U302的控制下有序地切换模拟开关U103，对温度、压力、流量信号分别进行采样，转换成数字信号后通过SPI总线与微控制器U302进行数据传输，模数转换器U104的1脚可直接与触发器U309的2脚相连或者经光隔电路后相连，U104的4脚、11脚、2脚和3脚则可分别直接与U302的24脚、34脚、23脚和22脚相连或者经光隔电路后相连。光隔电路可由缓冲器和光耦组成。
附图3中频率信号fin先经电阻R201、电容C201滤波，再经二极管D201、D202限幅后，可直接进入定时器U202整形或先经由运放U201构成的处理电路，再经定时器U202整形成标准方波信号，经光耦进入数据处理单元的U302的27脚。
附图4是对数据处理单元中微控制器U302、外部程序存储器305和实时时钟301等作了进一步的解释。微控制器U302的PB口与地址锁存器U304、译码器U306相连，其中U302的42、41、40、36、35、37脚分别与译码器U306的1、2、3、4、5、6脚相连；U302的PC口则分别与实时时钟U301、程序存储器U305触发器U309相连。译码器U306的5脚与与非门U307的1、2脚相连，U306的15脚与实时时钟301的13脚相连，U306的11脚则与与非门U308的4、5脚相连；与非门307的3、11脚分别与U305的20、22脚相连；实时时钟U301的23脚提供定时方波信号与U302的33脚相连；微处理器监控器U303的8脚提供上电复位信号通过电阻R305、R306、三极管T301组成的OC门与微控制器U302的17脚相连，U303的5脚则分别与U302的18脚和48脚相连；触发器U309的5、6脚分别与显示部分i相连，U309的15、16、19脚分别通过光耦与流量变送输出模块j、流量调节输出模块k、流量报警输出模块l和通信输出模块m相连。
权利要求1.一种多功能流量积算调节仪，电路部分包括信号采集单元(I)，数据处理单元(II)，以及输出单元(III)；数据处理单元(II)与信号采集单元(I)、输出单元(III)之间通过光耦进行电气隔离；输出单元III包括完成流量变送的流量变送模块(j)、输出流量调节信号的流量调节模块(k)、提供流量双限报警信号的流量报警模块(l)、完成通信功能的通信模块(m)和显示参数的数码显示模块(i)；其特征是信号采集单元(I)包括模拟信号调理电路(a)、模拟开关电路(b)、模数转换电路(c)和频率信号调理电路(d)；信号采集单元(I)将接受的温度、压力或流量信号，经模拟信号调理电路(a)后进入模拟开关电路(b)，模数转换电路(c)在微控制器电路(e)的控制下有序的切换模拟开关电路(b)，将各路模拟信号转换成数字信号后送入数据处理单元(II)；信号采集单元(I)频率流量信号则经频率信号调理电路(d)转换成标准方波信号后送入数据处理单元(II)；数据处理单元(II)主要包括微控制器电路(e)、提供微控制器电路(e)复位信号和掉电检测信号的复位与掉电检测电路(f)、存放程序的程序存储器扩展电路(g)及提供定时方波信号的实时时钟电路(h)；模拟开关电路(b)主要包括模拟开关U103；模数转换电路(c)主要包括模数转换器U104；信号调理电路(a)包括由算放大器U102，电阻R101～R110，电容C101～C103、C108组成的信号取样电路，温度信号分别经电容C101、电阻R104和电容C102滤波，再经运算放大器U102放大后进入模拟开关U103；压力信号先经取样电阻R102，再经电阻R105、R108分压，然后经C103滤波后接入模拟开关U103；流量信号先经取样电阻R103，再经电阻R106、R109分压，然后经C108滤波后接入模拟开关U103；信号调理电路(a)还包括恒流源芯片U101，产生正负两路恒流源分别从相反方向接入热电阻；信号调理电路(a)还包括由温度传感器U105、电阻R114～R116分压、电容C113～C115组成的热电偶冷端补偿电路，用于热电偶冷端补偿；频率信号调理电路(d)主要包括运定时器U202，二极管D201、D202，电阻R201，R208电容C201，将频率信号整形成标准方波信号后经光耦隔离送入微控制器U302的27脚；频率信号调理电路(d)还包括由定时器U202A，U202B，电容C202～C205，电阻R202～R207组成弦波信号处理电路，将弦波信号处理后再经定时器U202整形后送入微控制器U302。
2.根据权利要求1所述的多功能流量积算调节仪，其特征为数据处理单元(II)中微控制器(e)主要包括微控制器U302，复位与掉电检测电路(f)主要包括微处理器监控器U303，程序存储器扩展电路(g)主要包括地址锁存器U304、译码器U306、程序存储器U305和与非门U307、U308；实时时钟电路(h)主要包括实时时钟U301；微控制器U302的PB口与地址锁存器U304、译码器U306相连；地址译码器U306的15脚与实时时钟U301的13脚相连；地址译码器U306的11脚与与非门U308的4、5脚相连；实时时钟U301的23脚与微控制器U302的33脚相连；微处理器监控器U303的8脚提供上电复位信号与微控制器U302的17脚相连，U303的5脚还提供低电压检测信号与微处理器U302的18脚和48脚相连。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能流量积算调节仪，电路部分包括信号采集单元，数据处理单元，以及输出单元；数据处理单元与信号采集单元、输出单元之间通过光耦进行电气隔离；输出单元III包括完成流量变送的流量变送模块、输出流量调节信号的流量调节模块、提供流量双限报警信号的流量报警模块、完成通信功能的通信模块和显示参数的数码显示模块；其特征是信号采集单元包括模拟信号调理电路、模拟开关电路、模数转换电路和频率信号调理电路；信号采集单元将接受的温度、压力或流量信号，经模拟信号调理电路后进入模拟开关电路，模数转换电路在微控制器的控制下有序的切换模拟开关电路，将各路模拟信号转换成数字信号后送入数据处理单元；频率流量信号则经频率信号调理电路转换成标准方波信号后送入数据处理单元。
文档编号G01F15/00GK2672625SQ200320123228
公开日2005年1月19日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者王新潮, 许文专, 薛明岐, 唐惠波 申请人:江阴长江斯菲尔电力仪表有限公司