一种供暖管道流量速率检测综合装置的制作方法

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及到一种供暖管道流量速率监测装置。

背景技术：

在寒冷的冬天，供暖是少不了的。埋地管道是减少寒冷地区冬季冻害的常用铺设方式，深入认识埋地管道的水温变化规律可以为减小管道埋设深度、降低管道冻害。管道水温随输送距离的增加而下降。首先，随着含水量的增加，管道的降温速率不断减小并具有先快后慢的特点；其次，随着管径的减小、流速的降低，管道降温速率增大，且降温速率和流速之间具有近似的倒数关系。同时，热水从供暖管道流出，进入供暖终端，供暖管道也受到流量速率和压力的影响。研究控制流量速率尤为重要。目前，供暖管道流量速率控制有以下几种：一是，由人手工拨动控制开关来实现的；二是，由PLC控制外围执行机构来实现的；三是，由MCU控制外围执行机构来实现的。现有圆形供暖管道流量速率控制存在一些不足：结构尺寸大，携带不方便；电路复杂，每一种平台的功能多，需要元器件较多；设计集成度不够，一个控制终端可以有多种实现电路，未整合；设计成本较高，浪费设计材料，整合电路成本少于独立电路成本和；调试不方便，不能在线调试，需要借助其它手段。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有供暖管道流量速率控制装置的缺点，提供一种电路简单、集成度高、成本低的供暖管道流量速率检测综合装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案它具有：对整个装置进行控制的FPGA电路；信号调理采样电路，该电路的输出端接FPGA电路；PCI电路，该电路与FPGA电路相连；控制电路，该电路与FPGA电路相连；信号激励电路，该电路的输入端接FPGA电路。

本实用新型的FPGA电路为：集成电路U1的1脚通过电阻R6接电容C7的另一端，集成电路U1的62～60脚、58～55脚、51脚接集成电路U2的55～48脚， 集成电路U1的3脚、15脚、16脚、18～25脚、2脚、4脚、6～9脚、13脚、14脚、65～67脚、69～72脚、76脚接集成电路U3的45脚、44脚、24脚、63脚、1脚、33脚、32脚、56～58脚、64脚、34～41脚、55～48脚，集成电路U1的50脚接晶体振荡器Y1的4脚、73脚接按键S1的一端并通过电阻R20接3V电源、12脚接按键S2的一端并通过电阻R21接3V电源、31脚接按键S3的一端并通过电阻R22接3V电源，集成电路U1的43脚、44脚、27脚、45脚接插座J1的1～4脚，集成电路U1的80脚、59脚、38脚、17脚接5V电源，集成电路U1的74脚、53脚、5脚、26脚、47脚、68脚接地，集成电路U1的37脚通过电阻R1接插座J2的1脚，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地，按键S1～S3的另一端接地，插座J1的5脚接地；集成电路U1的型号为EPF8636ALI84-4，集成电路U2的型号为C8051F023，集成电路U3的型号为CH367L，集成电路U6的型号为OPA690。

本实用新型外围元器件较少，电路简单，将不同平台整合到一块，集成度高，元器件都是常用的，成本较低，配套调整方便，使用方便，具有PCI接口，便于与外围设备高速传输数据，可以实现不同接口对接，扩展能力强，采用硬件实现算法，数据处理速度快，调试方便，可在线调试，具有多种控制手段，方便，快捷。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理方框图。

图2是图1中FPGA电路和信号激励电路的电子原理线路图。

图3是图1中PCI电路和信号调理采样电路以及控制电路的电子原理线路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

在图1、2、3中，本实施例的一种供暖管道流量速率检测综合装置由FPGA电路、信号激励电路、PCI电路、信号调理采样电路、控制电路连接构成，信号调理采样电路的输出端接FPGA电路，PCI电路与FPGA电路相连，控制电路与FPGA电路相连，信号激励电路的输入端接FPGA电路。

本实施例的信号调理采样电路由集成电路U6、电阻R5～R9、电容C6～C9、插座J3连接构成，集成电路U6的型号为OPA690。集成电路U6的2脚接电阻R5 的一端和电容C6的一端以及通过电阻R7接电容C8的一端、3脚通过电阻R9接5V电源和电容C9的一端以及通过电阻R8接地、6脚接电阻R5的另一端和电容C6的另一端以及电容C7的一端、7脚和8脚接5V电源、4脚接地，电容C7的另一端通过电阻R6接FPGA电路，电容C9的另一端接地，电容C8的另一端接插座J3的一端，插座J3的另一端接地。

本实施例的PCI电路由集成电路U3、集成电路U4、集成电路U5、连接器P1、电阻R3、电阻R4、电容C3～C5连接构成，集成电路U3的型号为CH367L，集成电路U4和集成电路U5的型号为AT24C02。集成电路U3的11脚通过电阻R3接地、2脚通过电阻R4接地、3脚接电容C3的一端和连接器P1的26脚、20脚和21脚依次接集成电路U4的6脚和5脚，集成电路U3的6脚、7脚、16脚、15脚依次接连接器P1的24脚、23脚、14脚、15脚，集成电路U3的12脚接电容C4的一端、13脚接电容C5的一端、22脚接集成电路U5的2脚和5脚、23脚接集成电路U6的1脚、61脚接集成电路U6的6脚，集成电路U3的18脚、31脚、47脚、59脚接3V电源，集成电路U3的5脚、29脚、42脚、8脚、14脚接1.8V电源，集成电路U3的4脚、9脚、10脚、17脚、19脚、30脚、43脚、46脚、60脚接地，集成电路U3的45脚、44脚、24脚、63脚、1脚、33脚、32脚、56～58脚、64脚、34～41脚、55～48脚接FPGA电路，连接器P1的1脚、2脚、34脚、35脚接12V电源，连接器P1的10脚、8脚、27脚、28脚、接3V电源，连接器P1的25脚、33脚、4脚、7脚、13脚、16脚、18脚、19脚、22脚接地，连接器P1的17脚接36脚、30脚接31脚、21脚接电容C4的另一端、20脚接电容C5的另一端，集成电路U4的1～4脚和7脚接地、8脚接3V电源，集成电路U5的3脚、7脚、8脚接3V电源，集成电路U5的4脚接地，电容C3的另一端接地。

本实施例的控制电路由集成电路U2、电容C2、电阻R2连接构成，集成电路U2的型号为C8051F023。集成电路U2的55～48脚接FPGA电路、集成电路U2的62脚接电容C2的一端并通过电阻R2接3V电源，电容C2的另一端接地，集成电路U2的19脚、41脚、57脚、24脚、6脚接3V电源，集成电路U2的5脚、56脚、56脚、40脚、25脚接地。

本实施例的FPGA电路由集成电路U1、晶体振荡器Y1、按键S1～S3、电阻R10～R12、电容C1、插座J1连接构成，集成电路U1的型号为EPF8636ALI84-4。 集成电路U1的1脚通过电阻R6接电容C7的另一端，集成电路U1的62～60脚、58～55脚、51脚接集成电路U2的55～48脚，集成电路U1的3脚、15脚、16脚、18～25脚、2脚、4脚、6～9脚、13脚、14脚、65～67脚、69～72脚、76脚接集成电路U3的45脚、44脚、24脚、63脚、1脚、33脚、32脚、56～58脚、64脚、34～41脚、55～48脚，集成电路U1的50脚接晶体振荡器Y1的4脚、73脚接按键S1的一端并通过电阻R20接3V电源、12脚接按键S2的一端并通过电阻R21接3V电源、31脚接按键S3的一端并通过电阻R22接3V电源，集成电路U1的43脚、44脚、27脚、45脚接插座J1的1～4脚，集成电路U1的80脚、59脚、38脚、17脚接5V电源，集成电路U1的74脚、53脚、5脚、26脚、47脚、68脚接地，集成电路U1的37脚接信号激励电路，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地，按键S1～S3的另一端接地，插座J1的5脚接地。

本实施例的信号激励电路由插座J2、电阻R1、电容C1连接构成，插座J2的1脚通过电阻R1接集成电路U1的37脚并接电容C1的一端、插座J2的2脚接5V电源、3脚接地、电容C1的另一端接地。

本实用新型的工作原理如下：

系统上电，电路开始初始化工作。此后，系统正常工作。集成电路U1定时产生水压力检测的激励控制时序逻辑，信号从集成电路U1的引脚37输出，经电阻R1，输出到插座J2；集成电路U1实时采集水压力数据，信号从插座J3输入，经电容C8，电阻R7，集成电路U6，电容C7，电阻R6的滤波，放大，整形处理，输入到集成电路U1的引脚1。

当按下开关S1，不按下开关S2和开关S3，控制器电路被选用。此时,用控制器进行供暖管道流量速率检测。控制数据信号从集成电路U2的引脚55～48输出到集成电路U1。集成电路U1产生总线的逻辑控制时序，接收从集成电路U2发送的数据；此后，集成电路U6对水压力数据和控制数据进行处理，并计算出流量速率，并将流量速率数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚62～60，58～55，51输出，输入到集成电路U2的引脚55～48。

当按下开关S2，不按下开关S1和开关S3，PCI电路被选用。此时，用PCI电路进行供暖管道流量速率检测。PCI的控制数据从连接器P1输入，由连接器P1的引脚14，15输出到集成电路U3，经集成电路U3的PCI数据转变为局部总线数据， 控制数据从U3的引脚34～41输出，输入到集成电路U1，集成电路U1启动局部总线控制逻辑，接收从连接器P1发送的控制数据；此后，集成电路U6对水压力数据和控制数据进行处理，并计算出流量速率，并将流量速率数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚14，13，9～6，4，2输出到集成电路U3，经集成电路U3的协议变换处理，从集成电路U3的引脚6，7输出到连接器P1。

当按下开关S3，不按下开关S1和开关S2，FPGA电路被选用。此时，用FPGA电路进行供暖管道流量速率检测。集成电路U1对水压力数据处理，并计算出流量速率，并对流量速率数据进行处理。一是，将流量速率数据存入内部缓冲区；二是，将流量速率数据通过调试接口发送出去，信号从集成电路U1的引脚45，27，44，43输出，输入到插座J1的引脚4～1，从插座J1输出流量速率数据。