气体流量检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气体流量检测系统，包括：传感探头，精密电阻R1，PNP三极管，调理电路和MCU单片机。所述传感探头设于待测管道的管径几何中心处、由铂电阻Rh构成；所述铂电阻Rh一端接地，另一端串联精密电阻R1后接入PNP三极管的集电极；所述精密电阻R1，调理电路和MCU单片机依序串联，接于PNP三极管的集电极和基极之间。所述PNP三级管的发射极连接12V交流电源。所述MCU单片机内集成ADC模块和PWM模块。本发明专利技术结构简单，易于制备。能够有效消除气体温度对测量的影响，提高测量精度，降低测量系统成本。

Gas Flow Detection Device

The invention discloses a gas flow detection system, which comprises a sensor probe, a precision resistance R1, a PNP triode, a conditioning circuit and a MCU. The sensor probe is located at the geometric center of the diameter of the pipeline to be measured and is composed of platinum resistance Rh. The platinum resistance Rh is grounded at one end and connected to the collector of PNP triode in series with the precision resistance R1 at the other end. The precision resistance R1, the conditioning circuit and MCU are connected in series with the collector and the base of PNP triode in sequence. The emitter of the PNP three-stage tube is connected with a 12V AC power supply. The MCU microcontroller integrates ADC module and PWM module. The invention has simple structure and is easy to prepare. It can effectively eliminate the influence of gas temperature on measurement, improve measurement accuracy and reduce the cost of measurement system.

【技术实现步骤摘要】
气体流量检测装置
本专利技术属于气体流量检测
，具体来说涉及一种气体流量检测装置。
技术介绍
气体流量是工业生产过程中的一项重要参数。准确的气体流量参数，在保证产品质量和提高生产效率方面起到举足轻重的作用。现有技术中，通常采用热式流量计在生产环境中对气体流量进行感应和检测。热式流量计的工作原理是采用取样和插入安装探头,通过探头测取管道中一点或多点的气流流速来进行流量的推算。这种测量方式存在的问题是：由于气体的体积是温度和压力的函数,受介质温度、压力的变化影响.而气体的质量不随时间、温度和压力变化而变化。故实践中测量结果会受到气体温度的影响而产生浮动，造成检测精度不高。此外，随着测量管径的增大,造成测量仪表的体积及质量会随测量管径呈几何级数增长,带来了压损大,运行费用高的问题。因此，如何开发出一种新型的气体流量计，能够有效消除气体温度对测量的影响，提高测量精度，降低测量系统成本，是本领域技术人员需要研究的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种气体流量检测装置，能够有效消除气体温度对测量的影响，提高测量精度，降低测量系统成本，是本领域技术人员需要研究的方向。一种气体流量检测系统，包括：传感探头，精密电阻R1，PNP三极管，调理电路和MCU单片机。所述传感探头设于待测管道的管径几何中心处、由铂电阻Rh构成；所述铂电阻Rh一端接地，另一端串联精密电阻R1后接入PNP三极管的集电极；所述精密电阻R1，调理电路和MCU单片机依序串联，接于PNP三极管的集电极和基极之间。所述PNP三级管的发射极连接12V交流电源。所述MCU单片机内集成ADC模块和PWM模块。优选的是，上述气体流量检测系统中：所述信号调理电路包括滤波电路和放大电路。优选的是，上述气体流量检测系统中：所述铂电阻采用PT20。优选的是，上述气体流量检测系统中：所述MCU单片机采用MSP430单片机。通过采用这种技术方案：以模块控制铂电阻上的电流实现铂电阻始终在恒温状态下进行工作。铂电阻两端的电压经过信号调理电路，单片机的ADC模块采集调理后的电压。MCU单片机通过公式计算出此刻铂电阻的阻值，并与设定工作温度下的电阻比较。然后，根据比较的结果PWM模块产生一定占空比的脉冲信号，经过三极管的开关电路对铂电阻上的电流进行调整，从而使铂电阻阻值达到设定值，即铂电阻的工作温度恒定，ADC模块采集此时铂电阻两端电压U2。接着控制铂电阻工作温度达到TH1，并采集铂电阻的电压U1，根据预先写入MCU的计算公式计算出气体的流量。本专利技术还提供了一种具体的气体流量检测电路：包括NPN三极管，PNP三极管，传感探头，精密电阻R1、电阻R2、电阻R3，调理电路和ADC模块；所述NPN三极管的发射极接地、基极连接电阻R3接入矩形波、集电极串联电阻R2接入PNP三级管的基极；所述PNP三级管的发射极连接12V交流电源、集电极连接精密电阻R1所述精密电阻R1，调理电路，ADC模块依序串联；所述传感探头由铂电阻Rh构成；所述铂电阻Rh一端接地，另一端串联精密电阻R1。之所以采用这种技术方案：在于传统的采用单一三级管作为开关电路的测量电路中：需要在信号调理电路中加入差分运放电路，对铂电阻两端电压的进行差分运放，然后进过一系列的滤波接到MSP430单片机的ADC模块。差分运放电路增加了这个测量系统的元器件数目，对铂电阻两端的电压数据采集造成一定的影响。而用一个电阻与敏感元件串联，采用两个三极管作为开关电路，通过PWM来控制铂电阻上的加热电流，使得铂电阻工作在两个恒定温度下，减少了测量电路中的电器元件，从而降低了系统自身的测量误差。通过控制铂电阻工作在两个设定温度的方式，简化了切换开关的时间，有利于整个系统的响应。与现有技术相比，本专利技术结构简单，易于制备。能够有效消除气体温度对测量的影响，提高测量精度，降低测量系统成本，是本领域技术人员需要研究的方向。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为实施例1的设计结构示意图；图2为实施例1中采用的测量电路示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术作进一步描述。如图1所示为本专利技术的实施例1：一种气体流量检测系统，其包括：传感探头，精密电阻R1，PNP三极管，调理电路和MCU单片机。所述传感探头设于待测管道的管径几何中心处、由铂电阻Rh构成；所述MCU单片机内集成ADC模块和PWM模块；所述铂电阻Rh一端接地，另一端串联精密电阻R1后接入PNP三极管的集电极；所述PNP三级管的发射极连接12V交流电源；所述精密电阻R1，调理电路和MCU单片机依序串联，接于PNP三极管的集电极和基极之间。其中，所述信号调理电路包括滤波电路和放大电路。所述铂电阻采用PT20。所述MCU单片机采用MSP430单片机。实践中：传感探头以强迫对流方式为主要传热方式。根据传热学原理,提供给铂电阻的电功率等于流动的气体对流换热所带走的热量。即:上式中：为强迫对流传热所产生的热量，h是表面传热系数,A是铂电阻Rh的表面积，是铂电阻Rh的温度，是铂电阻Rh所测的气体温度。根据努塞尔数与King公式，可得：上式中：m、n均为常数，为气体的质量流量。当单位时间内，铂电阻所产生的焦耳热与热耗散量达到热量平衡时有：当铂电阻在工作温度TH1下：其中，U1为铂电阻在温度TH1时两端电压。当铂电阻在工作温度TH2下：其中U2为铂电阻在温度TH2两端电压。假设TH1＞TH2，则由此，有效地消除了气体温度对流量的影响,控制铂电阻Rh工作在温度TH1和TH2，通过ADC模块采样得到U1和U2，计算出气体的质量流量。如图2所示为本专利技术实施例1所采用的具体检测电路图：在铂电阻两端电压的采集过程中，将测量电路的地线与单片机上的地线相连，铂电阻Rh的电压经过滤波电路直接接到MCU单片机上的ADC模块的采集端。有效地简化了整个系统的电路，同时改善测量数据的准确性。用一个电阻与敏感元件串联，相比于使用两个电阻和开关的控制电路，减少了测量电路中的电器元件，从而降低了系统自身的测量误差。通过控制铂电阻工作在两个设定温度的方式，简化了切换开关的时间，有利于整个系统的响应。以上所述，仅为本专利技术的具体实施例，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本专利技术公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的保护范围以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体流量检测系统，其特征在于包括：传感探头，所述传感探头设于待测管道的管径几何中心处、由铂电阻Rh构成；还包括精密电阻R1，PNP三极管，调理电路和MCU单片机；所述MCU单片机内集成ADC模块和PWM模块；所述铂电阻Rh一端接地，另一端串联精密电阻R1后接入PNP三极管的集电极；所述PNP三级管的发射极连接12V交流电源；所述精密电阻R1，调理电路和MCU单片机依序串联，接于PNP三极管的集电极和基极之间。

【技术特征摘要】
1.一种气体流量检测系统，其特征在于包括：传感探头，所述传感探头设于待测管道的管径几何中心处、由铂电阻Rh构成；还包括精密电阻R1，PNP三极管，调理电路和MCU单片机；所述MCU单片机内集成ADC模块和PWM模块；所述铂电阻Rh一端接地，另一端串联精密电阻R1后接入PNP三极管的集电极；所述PNP三级管的发射极连接12V交流电源；所述精密电阻R1，调理电路和MCU单片机依序串联，接于PNP三极管的集电极和基极之间。2.如权利要求1所述气体流量检测系统，其特征在于：所述信号调理电路包括滤波电路和放大电路。3.如权利要求2所述气体流量检测系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：达良，
申请(专利权)人：苏州库睿斯自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32