超声波热量表压力计量模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超声波热量表压力计量模块，包括微处理器、LCD显示模块、电源模块、入水口压力传感器、出水口压力传感器和外部电压基准芯片；该压力计量模块集成于管网超声波热量表中，入水口压力传感器安装在热量表的入水口处，出水口压力传感器安装在热量表的出水口处；入水口压力传感器的输出端与微处理器连接，出水口压力传感器的输出端与微处理器连接；外部电压基准模块与微处理器连接；微处理器与LCD显示模块的输入端连接；电源模块给微处理器供电。本实用新型可在不需要单独安装压力表和变送器的情况下，很轻松的获取进回水管的压力数据，在安装简单情况下，大大的降低了成本。
【专利说明】超声波热量表压力计量模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种压力计量模块，特别涉及一种超声波热量表压力计量模块。
【背景技术】
[0002]用热企业需要对热量表的使用情况和管网的热力工况进行时时了解，以便提高能效，就必须了解管网的流量，进回水管的温度和压力情况。目前，市场上的热量表都不能提供进回水管的压力数据，都是热力公司通过单独的压力表和变送器来获取这一数据，这样就会造成安装复杂，而且成本高。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种安装简单且成本低的超声波热量表压力计量模块
[0004]本实用新型提供的这种超声波热量表压力计量模块，包括微处理器、IXD显示模块、电源模块、入水口压力传感器、出水口压力传感器和外部电压基准芯片；该压力计量模块集成于管网超声波热量表中，入水口压力传感器安装在热量表的入水口处，出水口压力传感器安装在热量表的出水口处；入水口压力传感器的输出端与微处理器连接，出水口压力传感器的输出端与微处理器连接；外部电压基准模块与微处理器连接；微处理器与LCD显示模块的输入端连接；电源模块给微处理器供电；入水口压力传感器和出水口压力传感器将需要测量的入水口和出水口位置的压力信号转换为电信号，传至微处理器的A/D转换器进行模数转换，同时外部电压基准芯片为A/D转换器提供外部参考电压，微处理器再通过IXD显示模块显示入水口管网压力和出水口管网压力。
[0005]该模块还包括若干滤波电路；所述入水口压力传感器的各信号输出引脚分别经由一滤波电路与所述微处理器的A/D转换器连接；所述出水口压力传感器的各信号输出引脚也分别经由一滤波电路与所述微处理器的A/D转换器连接。所述滤波电路采用RC滤波电路。
[0006]所述入水口压力传感器包括电源负引脚、数据负引脚、数据正引脚和电源正引脚；该传感器的电源正引脚通过一电阻与所述微处理器的1端口连接，用于传递压力传感器电源使能信号EN_VCC_P1 ;其数据正引脚通过一 RC滤波电路接地，该数据正引脚还通过该滤波电路中的电阻与微处理器的AD引脚连接；该传感器的数据负引脚通过另一 RC滤波电路接地，该数据负引脚还通过该滤波电路中的电阻与微处理器的AD引脚连接；该传感器的电源负引脚接地；
[0007]所述出水口压力传感器的电路连接结构与所述入水口压力传感器的电路连接结构一样。
[0008]所述外部电压基准芯片的输入引脚与所述微处理器的1端口连接，用于传递基准电压使能信号EN_VBASE。所述微处理器采用美国TI公司型号为MSP430F4793的自带12位模数转换器ADC12和十六位低功耗的芯片。所述入水口压力传感器和出水口压力传感器均采用天水华天公司型号为CYX252B的具有温度补偿和线性补偿的防腐压力传感器。所述外部电压基准芯片采用美国TI公司型号为REF3112的芯片。
[0009]本实用新型在大口径的管网热量表上增加进回水管的压力测量器件，可在不需要单独安装压力表和变送器的情况下，很轻松的获取进回水管的压力数据，在安装简单情况下，大大的降低了成本。
[0010]此外，本实用新型还通过采用高精度、高稳定性的压力传感器以及压力传感器输出信号的滤波处理，保证测量信号的精确性和稳定性，同时采用自带高精度的12位模数转换器的微处理器和高精度的外部电压基准芯片，保证测量信号模数转化的精确性。同时由于超声波热量表为电池供电产品，对功耗的要求很高，故本实用新型通过采用超低功耗的微处理器和外部电压基准芯片，同时在进行压力测量信号处理时采用可通过微处理器引脚控制压力传感器和外部电压基准芯片是否工作的方式来保证整个计量模块的功耗。通过上述全部方式，保证了整个计量模块测量的低功耗和误差的高精度、高稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意框图。
[0012]图2是本实用新型的压力计量模块电路图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0014]如图1所示，本实用新型包括微处理器、IXD显示模块、电源模块、入水口压力传感器、出水口压力传感器和外部电压基准芯片。本实用新型集成于管网超声波热量表中，入水口压力传感器安装在热量表的入水口处，出水口压力传感器安装在热量表的出水口处。入水口压力传感器的输出端与微处理器连接，出水口压力传感器的输出端与微处理器连接；外部电压基准模块与微处理器连接；微处理器与LCD显示模块的输入端连接；电源模块给微处理器供电。
[0015]本实用新型计量核心部分为压力信号的测量和压力信号模数的转换，压力信号的测量直接通过压力传感器获取。入水口压力传感器和出水口压力传感器均可采用天水华天公司型号为CYX252B的具有温度补偿和线性补偿的防腐压力传感器。该压力传感器为供电电压为5V，量程为0?2.5MPa的高性能防腐压力传感器，是采用带不锈钢隔离膜片的高精度、高稳定性的扩散硅压力传感器，经激光调阻和先进的厚膜技术温度补偿，线性补偿，可以保证压力电信号的高精度、高稳定性。
[0016]压力信号模数转换是采用其自带的高精度12位模数转换器ADC12、可以实现高精度的模数转换的美国TI公司的十六位超低功耗微处理器处理。
[0017]外部电压基准芯片可采用美国TI公司型号为REF3112的芯片。
[0018]本实用新型集成于管网超声波热量表中，用压力传感器获取被控对象指标，通过入水口压力传感器和出水口压力传感器将需要测量的入水口和出水口位置的压力信号转换为电信号，该信号再经过滤波电路滤波后，送至微处理器的A/D转换器，将模拟信号转换成微处理器可以识别的数字信号；同时通过外部电压基准芯片给微处理器的各A/D转换器提供外部参考电压，微处理器通过固定的电压与压力转换关系将数字信号转换成压力值，再传至IXD显示模块显示入水口管网压力和出水口管网压力。
[0019]如图2所示，本实用新型还包括若干滤波电路。入水口压力传感器的各信号输出引脚分别经由一滤波电路与微处理器的A/D转换器连接；出水口压力传感器的各信号输出引脚也分别经由一滤波电路与微处理器的A/D转换器连接。本实用新型的滤波电路可采用RC滤波电路。
[0020]本实用新型包括微处理器U20、入水口压力传感器J1、出水口压力传感器J2、外部电压基准芯片Ul 1。入水口压力传感器J1和出水口压力传感器J2采用同一款压力传感器，该压力传感器包括黑、蓝、黄、红四个信号引线，对应入水口压力传感器J1、出水口压力传感器J2的第1、第2、第3、第4引脚，其分别表示电源负、数据负、数据正、电源正。
[0021]入水口压力传感器J1的第4引脚通过电阻R12与微处理器U20的37脚连接，用于传递入水口压力传感器电源使能信号EN_VCC_P1，其第3引脚通过电阻R1串联电容C6接地，该引脚还通过电阻R1与微处理器U20的AD1.0+引脚连接；其第2引脚通过电阻R2串联电容C7接地，该引脚还通过电阻R2与微处理器U20的AD1.0-引脚连接；其第1引脚接地，该1脚还通过电阻R23与其第2引脚连接。微处理器U20的37脚还通过电容C32接地。
[0022]出水口压力传感器J2的第4引脚通过电阻R24与微处理器U20的36脚连接，用于传递出水口压力传感器电源使能信号EN_VCC_P2，其第3引脚通过电阻R3串联电容C8接地，该引脚还通过电阻R3与微处理器U20的AD2.0+引脚连接；其第2引脚通过电阻R4串联电容C9接地，该引脚还通过电阻R4与微处理器U20的AD2.0-引脚连接；其第1引脚接地，该1脚还通过电阻R29与其第2引脚连接。微处理器U20的36脚还通过电容C19接地。
[0023]入水口压力传感器J1和出水口压力传感器J2的第4引脚均为该压力传感器电源控制脚，此引脚与微处理器U20相连，便于微处理器U20对压力传感器进行上电和断电的控制。
[0024]外部电压基准芯片U11能输出1.25V的基准电压，该芯片共3个引脚:第1引脚、第2引脚、第3引脚，分别为地、输入、输出。
[0025]外部电压基准芯片U11的第1引脚通过电阻R15与微处理器的40引脚连接，用于传递基准电压使能信号EN_VBASE。此引脚与微处理器U20相连，便于微处理器U20对外部电压基准芯片U11进行控制。该芯片U11的第2引脚直接与微处理器U20的VREF引脚连接，该2脚还通过电容C36接地，给微处理器U20提供模数转换的外部参考电压。该芯片U11的第3引脚直接与地相连。
[0026]微处理器U20自带高精度12位模数转换器ADC12，ADC12模块具有高速度，通用性等特点。ADC12模块是由以下几个部分:输入的16路模拟开关，ADC电压参考源，ADC12内核，ADC时钟源部分。通过使用单通道进行ADC转换，电压参考源使用外部电压基准芯片U11提供的1.25V的外部参考电压。
[0027]不进行压力测量时，微处理器U20分别控制入水口压力传感器电源使能信号EN_VCC_P1、出水口压力传感器电源使能信号EN_VCC_P2、基准电压使能信号EN_VBASE，禁止入水口压力传感器J1、出水口压力传感器J2和外部电压基准芯片U11工作。
[0028]当进行压力测量时，微处理器首先分别控制基准电压使能信号EN_VBASE、入水口压力传感器电源使能信号EN_VCC_P1、出水口压力传感器电源使能信号EN_VCC_P2，允许外部电压基准芯片处于工作状态，对入水口压力传感器J1和出水口压力传感器J2上电。入水口压力传感器J1和出水口压力传感器J2启动测量。入水口压力传感器J1测量到的电信号分别通过其第3，第2引脚输入到微处理器U20的A/D输入引脚A1.0+，A1.0_，出水口压力传感器J2测量到的电信号分别通过其第3、第2引脚输入到微处理器U20的A/D输入引脚A2.0+，A2.0-。同时为了保证电信号的稳定性，在入水口压力传感器J1和微处理器U20、出水口压力传感器J2和微处理器U20的信号传递过程中进行了滤波处理，即:入水口压力传感器J1的第3引脚与微处理器U20的A1.0+引脚之间加上电阻R1、电容C6进行滤波处理，入水口压力传感器J1的第2引脚与微处理器U20的A1.0-引脚之间加上电阻R2、电容C7进行滤波处理，出水口压力传感器J2的第3引脚与微处理器U20的A2.0+引脚之间加上电阻R3、电容C8进行滤波处理，出水口压力传感器J2的第2引脚与微处理器U20的A2.0-引脚之间加上电阻R4、电容C9进行滤波处理。
[0029]微处理器U20的各A/D引脚接收到来自入水口压力传感器J1和出水口压力传感器J2的模拟电信号后，内部的12位模数转换器ADC12快速进行ADC模数转换，因为ADC模数转换的电压参考源是使用外部电压基准芯片U11提供的1.25V作为外部参考电压，因此ADC12的Vr+=VeREF+，Vr-=Avsso Vr+, 1_是ADC12模块的最大值和最小值的参考电压源，即Vr+=1.25V, Vr_=0V?当输入模拟电压信号等于或高于V#时，ADC12转换满幅输出，此时输出值为0XFFF ;当输入模拟电压信号等于或小高于时，ADC12转换输出为0，此时输出值为0X0000o ADC12模拟电压转换公式为:Nadc=4095X (Vin - VrJ/(Vr+ -、_)，通过上述方法可以得到电压值，再通过电压与压力的对比关系，最终求得压力值。
【权利要求】
1.一种超声波热量表压力计量模块，包括微处理器、LCD显示模块、电源模块，其特征在于，该模块还包括入水口压力传感器、出水口压力传感器和外部电压基准芯片；该压力计量模块集成于管网超声波热量表中，入水口压力传感器安装在热量表的入水口处，出水口压力传感器安装在热量表的出水口处；入水口压力传感器的输出端与微处理器连接，出水口压力传感器的输出端与微处理器连接；外部电压基准模块与微处理器连接；微处理器与LCD显示模块的输入端连接；电源模块给微处理器供电；入水口压力传感器和出水口压力传感器将需要测量的入水口和出水口位置的压力信号转换为电信号，传至微处理器的A/D转换器进行模数转换，同时外部电压基准芯片为A/D转换器提供外部参考电压，微处理器再通过IXD显示模块显示入水口管网压力和出水口管网压力。
2.根据权利要求1所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，该模块还包括若干滤波电路；所述入水口压力传感器的各信号输出引脚分别经由一滤波电路与所述微处理器的A/D转换器连接；所述出水口压力传感器的各信号输出引脚也分别经由一滤波电路与所述微处理器的A/D转换器连接。
3.根据权利要求2所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，所述滤波电路采用RC滤波电路。
4.根据权利要求3所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，所述入水口压力传感器包括电源负引脚、数据负引脚、数据正引脚和电源正引脚；该传感器的电源正引脚通过一电阻与所述微处理器的1端口连接，用于传递压力传感器电源使能信号EN_VCC_P1 ;其数据正引脚通过一 RC滤波电路接地，该数据正引脚还通过该滤波电路中的电阻与微处理器的AD引脚连接；该传感器的数据负引脚通过另一RC滤波电路接地，该数据负引脚还通过该滤波电路中的电阻与微处理器的AD引脚连接；该传感器的电源负引脚接地； 所述出水口压力传感器的电路连接结构与所述入水口压力传感器的电路连接结构一样。
5.根据权利要求1所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，所述外部电压基准芯片的输入引脚与所述微处理器的1端口连接，用于传递基准电压使能信号EN_VBASE。
6.根据权利要求1所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，所述微处理器采用美国TI公司型号为MSP430F4793的自带12位模数转换器ADC12和十六位低功耗的芯片。
7.根据权利要求1所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，所述入水口压力传感器和出水口压力传感器均采用天水华天公司型号为CYX252B的具有温度补偿和线性补偿的防腐压力传感器。
8.根据权利要求1所述的超声波热量表压力计量模块，其特征在于，所述外部电压基准芯片采用美国TI公司型号为REF3112的芯片。
【文档编号】G01K17/12GK204228302SQ201420738080
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】张慧娟, 蒋罗庚, 赵永球 申请人:湖南威铭能源科技有限公司