基于平行板电容效应的粒状固体流速检测装置的制作方法

本发明涉及的是一种基于平行板电容效应的粒状固体流速检测装置，属于粒状固体流速测量技术领域。

背景技术：

粒状固体流速是工程实践中经常需要测量的一个参数，定义为粒状固体单位时间内流过的质量。粒状固体由于单位时间流过的粒子是变化的，其流速也是变化的，现有的粒状固体流速测量技术采用的互相关法和参数时延估计法，其步骤较为繁琐，需要使用结构复杂的专用仪器，不易于实施，且计算量非常大，测量结果反馈较慢，难以真正应用于实际工程测量中。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有粒状固体流速测量方法成本高、步骤繁琐、难以实施的缺陷，提出一种基于平行板电容效应的粒状固体流速检测装置，利用并行PCB板的结构特点，依据粒状固体流速变化而引起电容效应变化，从而控制系统根据电容的变化反演出粒状固体的流速变化。

本实用新型的技术解决方案：基于平行板电容效应的粒状固体流速检测装置，其结构包括平行板电容、充电电路、A/D转换电路、主控电路、LCD显示电路和RS485通信电路；其中平行板电容的输出端连接充电电路的输入端，充电电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输入/输出端连接主控电路的第一输入/输出端，主控电路的第二输入/输出端连接RS485通信电路的输入/输出端，主控电路的第三输出端连接LCD显示电路的输入端。

本实用新型的优点：

1）采用并行PCB板作为信号采集传感器，将流速的变化转化成相应的数字量，测量结果直观，数据反馈速度快，便于对粒状固体流速数值进行动态监控；

2）结构简单，成本低廉，且便于实施，适用于对粒状固体流速精度要求不高的一般场合，可用于测量多种状态的粒状固体流速，实用性较高。

附图说明

附图1是基于平行板电容效应的粒状固体流速检测装置结构示意图。

附图2是平行板电容的结构示意图。

附图3是平行板电容充放电电路的电路结构图。

附图4是充电电路和A/D转换电路的电路结构图。

附图5是LCD显示电路的电路结构图。

附图6是RS485通信电路的电路结构图。

具体实施方式

如图1所示，基于平行板电容效应的粒状固体流速检测装置，其结构包括平行板电容、充电电路、A/D转换电路、主控电路、LCD显示电路和RS485通信电路；其中平行板电容的输出端连接充电电路的输入端，充电电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输入/输出端连接主控电路的第一输入/输出端，主控电路的第二输入/输出端连接RS485通信电路的输入/输出端，主控电路的第三输出端连接LCD显示电路的输入端。

如图2所示，所述的平行板电容采用两块30 cm×20cm的PCB板作为电极板，两电极板的相对表面镀锡，其相对距离为D，D的尺寸视具体安装要求和流量要求确定，流量大的时候，D要相应取大些。

如图3所示，所述的充电电路内部设有开关S1、电源VCC（3.3V）和电阻R，电源VCC通过电阻R对平行板电容C进行充电，平行板电容C上电压和电容容值成积分关系。

如图4所示，所述的主控电路采用合泰HT67F5640芯片为主控芯片，用于将测得的平行板电容C上充放电时间发生变化转换为粒状固体速度数据，并将粒状固体速度数据输出至RS485通信电路和LCD显示电路。

如图5所示，所述的RS485通信电路用于将粒状固体流速的数据信息通过RS485电路传输至上位机控制系统中，实现粒状固体流速的在线实时检测，可实时反馈流速变化。

如图6所示，所述的LCD显示电路包括LCD显示屏幕，用于接收主控电路发来的粒状固体流速数据并显示于LCD屏幕上，实现粒状固体流速的实时显示。

根据平行板电容计算公式：，S为平行板的相对面积，D为两块平行板之间的距离；当粒状固体通过平行板电容时，由于粒状固体流速不同，在两平行板间的粒状固体数量就不同，粒状固体数量和流速成正比，则两平行板间的介电常数ε随平行板间的粒状固体多少而发生变换，亦即粒状固体的流速变化导致平行板间的电容相应变化，定义为ε= kv，k为与粒状固体特性相关的常数，v为粒状固体的流速。

工作时，开关S1导通，充电电路中的电源VCC（3.3V）通过电阻R对平行板电容C进行充电，平行板电容C上电压和电容容值成积分关系，平行板电容C的变化，导致平行板电容C上充放电时间发生变化，同时主控电路内部的系统定时器T定时开始；当电容C电压超过参考电压VREF时，运算放大器反转，开关S1截止，系统定时器停止计时；定时器定时时间和电容成积分关系，电容越大时间越长，通过主控电路内部的查表算法，将定时时间变化反演成电容C容值变化，进而反演成粒状固体流速变化，从而测出粒状固体的流速。