一种基于物联网的电磁流量计系统及控制电路技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的电磁流量计系统及控制电路，包括电源模块、电磁流量传感器、电磁流量转换控制单元和物联网模块，所述电磁流量转换控制单元和分别与所述电源模块、电磁流量传感器、物联网模块连接；所述电磁流量传感器把被测流体的流量信号转换成相应的标准电压信号，并将该标准电压信号传输至电磁流量转换控制单元进行处理，处理后的数据通过物联网模块与PC机进行相互通讯。本发明专利技术采用单片机和CPLD的双控制器模式实现流体流速的精确测量，不仅具有精度高、适应性强、数据实时性高等优点，而且本发明专利技术系统利用物联网功能，能够实现电磁流量计的远程监测管理,并对电磁流量计的故障信息进行了合理有效的分析，提高了可靠性分析效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的电磁流量计系统及控制电路
本专利技术属于物联网
，具体涉及一种基于物联网的电磁流量计系统及控制电路。
技术介绍
流量检测仪表与系统已广泛应用于水泥、化工、轻纺、医药、造纸、给排水、食品饮料等技术部门,随着物联网的发展和工业生产力水平的提高,各方面对自动检测仪表提出了越来越高的要求，其产品的性能、质量和可靠性直接影响了企业的经济效益。但伴随而来的污水排放问题已成为相关政府职能部门的重要工作任务，计量污水排放的流量仪表系统是定量管理企业污水排放不可或缺的工具。其中，电磁流量计是一种测量流体流速的速度式流量计，它是利用法拉第电磁感应原理制成的测量导电流体体积的仪表,它的出现和应用为准确测量管道内导电流体流量和流速提供了更好的方法。与现有各种非电磁流量检测仪表相比,电磁流量计的性能好,适用范围广,是目前应用最广泛的流量仪表之一。现有的电磁流量计大都是按照传统的方式，被动的接受传感器检测到转换来的信号，易引入干扰信号，信号处理能力较弱，且都是使用单一的控制器来处理数据，不仅检测精度低、可靠性不高，而且维护和调试难度较大，无法实时监控管理流量计所运行的状态以及检测到的数据。目前,现有技术中对于电磁流量计的故障诊断的研究并不完善,因此，寻找一种针对电磁流量计的故障分析方法是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种实用性强，可进行精确测量的一种高精度智能电磁流量计系统以及控制电路，系统采用单片机和CPLD的双控制器模式实现流体流速的精确测量，与工业系统中传统的流量计单控制器模式相比，具有精度高、适应性强、数据实时性高等优点。技术方案：本专利技术所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，包括电源模块、电磁流量传感器、电磁流量转换控制单元和物联网模块，所述电磁流量转换控制单元和分别与所述电源模块、电磁流量传感器、物联网模块连接；所述电磁流量传感器把被测流体的流量信号转换成相应的标准电压信号，并将该标准电压信号传输至电磁流量转换控制单元进行处理，处理后的数据通过物联网模块与PC机进行相互通讯；所述的电磁流量转换控制单元包括控制器MCU、CPLD、A/D转换器、信号处理模块、励磁电路和LCD显示模块，所述控制器MCU负责完成整个系统的控制功能，包括励磁电路控制、采样控制、信号处理功能、流量计算和LCD显示控制；所述控制器MCU的输入端连接有A/D转换器、电源模块和流向检测模块，所述控制器MCU还连接有CPLD、LCD显示模块以及物联网模块；所述CPLD负责实现整个系统所需的所有数字逻辑电路，所述A/D转换器将外部模拟信号变换为数字信号以供控制器MCU分析处理，所述信号处理模块将电磁流量传感器输出的电压、电流信号进行放大、滤波处理，消除或减弱噪声和干扰的影响后，再经A/D转换器采样以发送给控制器MCU分析处理；所述励磁电路决定着传感器的工作磁场，负责给变送器提供励磁电流；所述LCD显示模块用以实时显示瞬时流量、累积流量和相关仪表参数。进一步的，所述电磁流量传感器将采集的信号经前置放大电路、二阶低通滤波电路和高增益放大电路进行信号调理，并经AD转换处理后，再由控制器和CPLD进行数据处理，计算出流量工程量值，并在LCD显示模块上输出，同时通过无线传输模块上传相关检测参数以及计算结果至上位机。进一步的，所述A/D转换器的5V基准电压由外部电路单独提供，与数字部分的5V电压分开。进一步的，所述物联网模块包括无线传输模块、终端节点、串口通信，所述终端节点主要负责采集流量、温度和压力信息。进一步的，所述无线传输模块采用Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块采用CC2430模块。进一步的，所述控制器MCU还连接有数据存储模块，用以存放电磁流量计内包括瞬时流量和累积流量在内的相关数据、参数。本专利技术还公开了上述一种基于物联网的智能电磁流量计的控制电路，包括电源电路，所述的电源电路包括芯片IS7420、芯片AD8541和芯片XTR116U，所述芯片XTR116U的脚6连接三极管Q3的基极，所述芯片XTR116U的脚7连接三极管Q3的集电极，所述芯片XTR116U的脚5连接三极管Q3的基极的发射极，所述三极管Q3输入端通过四个二极管组成的整流电路后连接至交流24V；所述芯片XTR116U的脚1连接有芯片IS7420的脚8、芯片AD8541的脚5、以及电容C11的一端，所述芯片XTR116U的脚2通过电阻R21分别连接芯片AD8541的脚4以及脚1，所述芯片XTR116U的脚3连接芯片IS7420的脚5以及电容C11的另一端；所述芯片AD8541的脚2连接芯片IS7420的脚5，所述片AD8541的脚3分别连接电容C10、电阻R10、电容C8的一端，所述电容C10的另一端连接电阻R12的一端以及电阻R10的另一端，所述电阻R12的另一端分别连接电阻R9、电阻R11以及电容C7的一端，所述电阻R9的另一端连接芯片IS7420的脚7，电阻R11的另一端连接芯片IS7420的脚6，所述电容C7的另一端与电容C8的另一端连接芯片IS7420的脚5，所述芯片IS7420的脚1通过外接电容C3连接输出3.3V电压电源。进一步的，主控电路中控制器MCU选用LPC2132单片机，CPLD选用LC4128V芯片；LPC2132单片机的脚1与LC4128V芯片的脚72连接，LPC2132单片机的脚2与LC4128V芯片的脚71连接；LPC2132单片机的脚4与LC4128V芯片的脚70连接；LPC2132单片机的脚8与LC4128V芯片的脚69连接；LPC2132单片机的脚9与LC4128V芯片的脚67连接；LPC2132单片机的脚10与LC4128V芯片的脚66连接；LPC2132单片机的脚11与LC4128V芯片的脚65连接；LPC2132单片机的脚12与LC4128V芯片的脚64连接；LPC2132单片机的脚13与LC4128V芯片的脚61连接；LPC2132单片机的脚14与LC4128V芯片的脚60连接；LPC2132单片机的脚15与LC4128V芯片的脚59连接；LPC2132单片机的脚16与LC4128V芯片的脚58连接。进一步的，包括AD转换电路，所述AD转换电路包括芯片TL072C和芯片AD8221，所述芯片TL072C的脚1连接电阻R25的一端，所述电阻R25的另一端分别连接芯片TL072C的脚2、电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端连接电容C30的一端，所述电容C30的另一端连接芯片TL072C的脚8；芯片TL072C的脚3连接电阻R32的一端，所述电阻R32的另一端分别连接电阻R26以及电容C29的一端，所述电容C29的另一端分别连接芯片TL072C的脚6、脚7以及电容C37的一端，所述电容C37的另一端连接电阻R30、电阻R29的一端，电阻R29的另一端连接电容C36以及芯片TL072C的脚5；电阻R30的另一端连接电阻R31、电容C38的一端，所述电阻R31的另一端连接JP1的脚4，JP1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：包括电源模块、电磁流量传感器、电磁流量转换控制单元和物联网模块，所述电磁流量转换控制单元和分别与所述电源模块、电磁流量传感器、物联网模块连接；所述电磁流量传感器把被测流体的流量信号转换成相应的标准电压信号，并将该标准电压信号传输至电磁流量转换控制单元进行处理，处理后的数据通过物联网模块与PC机进行相互通讯；/n所述的电磁流量转换控制单元包括控制器MCU、CPLD、A/D转换器、信号处理模块、励磁电路和LCD显示模块，所述控制器MCU负责完成整个系统的控制功能，包括励磁电路控制、采样控制、信号处理功能、流量计算和LCD显示控制；所述控制器MCU的输入端连接有A/D转换器、电源模块和流向检测模块，所述控制器MCU还连接有CPLD、LCD显示模块以及物联网模块；/n所述CPLD负责实现整个系统所需的所有数字逻辑电路，所述A/D转换器将外部模拟信号变换为数字信号以供控制器MCU分析处理，所述信号处理模块将电磁流量传感器输出的电压、电流信号进行放大、滤波处理，消除或减弱噪声和干扰的影响后，再经A/D转换器采样以发送给控制器MCU分析处理；/n所述励磁电路决定着传感器的工作磁场，负责给变送器提供励磁电流；所述LCD显示模块用以实时显示瞬时流量、累积流量和相关仪表参数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：包括电源模块、电磁流量传感器、电磁流量转换控制单元和物联网模块，所述电磁流量转换控制单元和分别与所述电源模块、电磁流量传感器、物联网模块连接；所述电磁流量传感器把被测流体的流量信号转换成相应的标准电压信号，并将该标准电压信号传输至电磁流量转换控制单元进行处理，处理后的数据通过物联网模块与PC机进行相互通讯；
所述的电磁流量转换控制单元包括控制器MCU、CPLD、A/D转换器、信号处理模块、励磁电路和LCD显示模块，所述控制器MCU负责完成整个系统的控制功能，包括励磁电路控制、采样控制、信号处理功能、流量计算和LCD显示控制；所述控制器MCU的输入端连接有A/D转换器、电源模块和流向检测模块，所述控制器MCU还连接有CPLD、LCD显示模块以及物联网模块；
所述CPLD负责实现整个系统所需的所有数字逻辑电路，所述A/D转换器将外部模拟信号变换为数字信号以供控制器MCU分析处理，所述信号处理模块将电磁流量传感器输出的电压、电流信号进行放大、滤波处理，消除或减弱噪声和干扰的影响后，再经A/D转换器采样以发送给控制器MCU分析处理；
所述励磁电路决定着传感器的工作磁场，负责给变送器提供励磁电流；所述LCD显示模块用以实时显示瞬时流量、累积流量和相关仪表参数。


2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述电磁流量传感器将采集的信号经前置放大电路、二阶低通滤波电路和高增益放大电路进行信号调理，并经AD转换处理后，再由控制器和CPLD进行数据处理，计算出流量工程量值，并在LCD显示模块上输出，同时通过无线传输模块上传相关检测参数以及计算结果至上位机。


3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述A/D转换器的5V基准电压由外部电路单独提供，与数字部分的5V电压分开。


4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述物联网模块包括无线传输模块、终端节点、串口通信，所述终端节点主要负责采集流量、温度和压力信息。


5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述无线传输模块采用Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块采用CC2430模块。


6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能电磁流量计系统，其特征在于：所述控制器MCU还连接有数据存储模块，用以存放电磁流量计内包括瞬时流量和累积流量在内的相关数据、参数。


7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于物联网的智能电磁流量计的控制电路，其特征在于：包括电源电路，所述的电源电路包括芯片IS7420、芯片AD8541和芯片XTR116U，所述芯片XTR116U的脚6连接三极管Q3的基极，所述芯片XTR116U的脚7连接三极管Q3的集电极，所述芯片XTR116U的脚5连接三极管Q3的基极的发射极，所述三极管Q3输入端通过四个二极管组成的整流电路后连接至交流24V；所述芯片XTR116U的脚1连接有芯片IS7420的脚8、芯片AD8541的脚5、以及电容C11的一端，所述芯片XTR116U的脚2通过电阻R21分别连接芯片AD8541的脚4以及脚1，所述芯片XTR116U的脚3连接芯片IS7420的脚5以及电容C11的另一端；所述芯片AD8541的脚2连接芯片IS7420的脚5，所述片AD8541的脚3分别连接电容C10、电阻R10、电容C8的一端，所述电容C10的另一端连接电阻R12的一端以及电阻R10的另一端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文静，张慧，胡志刚，
申请(专利权)人：江苏工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32