智能涡轮流量计制造技术

一种智能涡轮流量计，包括涡轮传感器输入电路（Ⅰ）、与涡轮传感器输入回路相连的单片机信号处理电路（Ⅴ），其特征是在所述单片机信号处理电路一输出端与二线制４～２０ｍＡ输出电路（Ⅵ）相连，另一输出端与ＨＡＲＴ协议电路（Ⅲ）相连，所述ＨＡＲＴ协议电路的信号输入端与二线制４～２０ｍＡ输出电路间设有ＨＡＲＴ协议输入隔离缓冲电路（Ⅳ），ＨＡＲＴ协议电路的信号输出端与二线制４～２０ｍＡ输出电路间设有ＨＡＲＴ协议输出隔离缓冲电路（Ⅱ）。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种流量计，尤其是涉及一种集传感器技术、嵌入式单片机技术和控制技术与一体的智能涡轮流量计。
技术介绍
涡轮流量计是叶轮式流量计的主要品种，直到上世纪末，才形成了集传感器技术、嵌入式单片机技术和控制技术与一体的智能涡轮流量计。但现有的智能涡轮流量计基本都存在着一定的问题，如与外界通讯抗干扰能力差；二线制4～20mA电流输出与数字通讯无法同时在同一对电缆上传输，导致布线繁多等。为此，有人申请了一种智能测控燃气表(申请号00235799.2)，包括有涡轮传感器、智能控制电路和控制阀门，采用温度补偿装置和压力补偿装置来提高计量精度；但还是存在抗干扰能力差，处理数据准确性的不足，使用寿命短，以及精度不够高等问题。在实际应用中，采用现场总线(如RS485)的流量计，其通讯协议部分与外接线路没能进行有效的隔离和缓冲，影响了传输的可靠性；而且对仪表本身来说基本上是需要4根电线，包括2根电源线和2根通讯信号线；对远程控制来说，存在着数据传输协议方式带来的布线多，从而导致费用大，不易批量化生产和难以推广等问题。
技术实现思路
本技术主要是解决现有技术所存在的通讯协议部分与外接线路没能进行有效的隔离和缓冲，抗干扰能力差，使用寿命短等的技术问题。本技术还解决了数据传输协议方式带来的布线多，从而导致费用大，不易批量化生产和难以推广等的技术问题。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的包括涡轮传感器输入电路I、与涡轮传感器输入回路相连的单片机信号处理电路V，其特征是在所述单片机信号处理电路一输出端与二线制4～20mA输出电路VI相连，另一输出端与HART协议电路III相连，所述HART协议电路的信号输入端与二线制4～20mA输出电路间设有HART协议输入隔离缓冲电路IV，HART协议电路的信号输出端与二线制4～20mA输出电路间设有HART协议输出隔离缓冲电路II。HART通讯协议使用频移键控FSK技术，将数字信号变换为音频信号，叠加到二线制涡轮流量变送器4～20mA电流环上来作数字通信，协议规定了2200HZ代表数字0，1200HZ代表数字1，通讯速率为1200bit/s，由于这些音频正弦波的平均值为0，所以在2根电线上可以同时传送互不影响的模拟和数字信号。HART协议具有数字信号和4-20mA控制信号互不干扰能同时传输的优点，使得控制和智能通信能同时进行。给操作使用带来极大方便。具有最大的安全性。这是其他通信协议所不能比拟的。因此，在这里采用HART通讯协议。为了使通讯协议部分与外接线路能进行有效的隔离和缓冲，提高可靠性，增强抗干扰能力，作为优选，所述的HART协议输入隔离缓冲电路IV系有运算放大器U4B的引脚7和电容C8的一端串联而成，所述电容C8的另一端与HART协议电路III相连，所述运算放大器U4B的引脚6与引脚7相连，所述运算放大器U4B的引脚5与二线制4～20mA输出电路相连。作为优选，所述的HART协议输入隔离缓冲电路II系有运算放大器U4A的引脚3和电容C5的一端串联而成，所述电容C5的另一端与HART协议电路III相连，所述运算放大器U4A的引脚2与引脚1相连，所述运算放大器U4A的引脚1与二线制4～20mA输出电路相连。作为优选，所述的二线制4～20mA输出电路的D1的负端经HART RCV线连接至HART协议输入隔离缓冲电路IV的运算放大器U4B的引脚5，所述电容C8的另一端与电阻R13和HART协议电路III的电容C7相连。作为优选，所述的HART协议电路III的U3的OTXA引脚连接至HART协议输出隔离缓冲电路II的电容C5的一端，所述运算放大器U4A的引脚1输出至U2的引脚C3。为了对隔离缓冲电路进行保护，作为优选，所述的电阻R13的一端与电容C8相连，另一端接地，其阻值为402K。作为优选，所述的运算放大器U4B为TLC27L2运算放大器，所述的电容C8的为470pF的电容。作为优选，所述的运算放大器U4A为TLC27L2运算放大器，所述的电容C5的为6.8nF的电容。因此，本技术具有以下优点1、设计合理，结构简单，运行安全稳定；2、HART通讯协议部分III与外接线路有效地进行隔离与缓冲，提高仪表可靠性，增加了流量计的使用寿命；3、抗干扰能力强，传输效率高；4、增加了数字通讯功能，可支持分布式实时控制系统，免除了单独铺设通讯电缆工作，有效降低了控制系统成本，有利于批量化生产和推广；5、支持手持通讯终端，可对涡轮流量计进行远程组态和调试。附图说明图1是本技术的一种电路结构框图；图2是本技术的一种电路原理图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例智能涡轮流量计的电路结构框图(见图1)，包括涡轮传感器输入电路I、与涡轮传感器输入回路相连的单片机信号处理电路V，在所述单片机信号处理电路一输出端与二线制4～20mA输出电路VI相连，另一输出端与HART协议电路III相连，所述HART协议电路的信号输入端与二线制4～20mA输出电路间设有HART协议输入隔离缓冲电路IV，HART协议电路的信号输出端与二线制4～20mA输出电路间设有HART协议输出隔离缓冲电路II。其中，I为涡轮传感器输入回路；II为HART协议输出隔离缓冲电路；III为HART协议电路；IV为HART协议输入隔离缓冲电路；V为单片机信号处理电路；VI为二线制4～20mA输出电路。各电路结构内部以及各电路结构间的相互连接关系(见图2)，将U3的引脚OTXA连接至电容C5的一端，电容C5的另一端与运算放大器U4A的引脚3相连，运算放大器U4A的引脚2和引脚1相连，运算放大器U4A的引脚1输出至U2的C3引脚；另一方面，D1的负端经HART_RCV线连接至运算放大器U4B的引脚5，运算放大器U4B的引脚6和引脚7相连，运算放大器U4B的引脚7输出到电容C8的一端，电容C8的另一端与电阻R13和电容C7相连，电阻R13的另一端接地。其中U1为PIC18F452(44)；U2为AD421；U3为20C15；运算放大器U4B为TLC27L2运算放大器；电容C8为470pF的电容；运算放大器U4A为TLC27L2运算放大器；电容C5为6.8nF的电容；电阻R13的阻值为402K。本智能涡轮流量计的工作原理工作及各部分工作过程进入仪表的被测气体，经截面收缩的导流体加速，然后作用在涡轮叶片上，经多级齿轮减速后，检测到的脉冲信号(频率)输入涡轮流量计电路中，进行流量计算。计算公式为Q＝Fr/coe其中Q表示流量；Fr表示频率；COE表示仪表系数。I部分涡轮传感器输入回路，当脉冲信号输入到I的输入传感器J1端后，经过由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管T1和电容C1组成的放大整形电路后，输入到V中的U1单片机RA4/TOCKI端。V部分单片机电路，I部分输出的脉冲由单片机进行脉冲累积，流量运算，通过LCD显示屏显示，一方面通过RD1/PSP1、RD3/PSP3、RD5/PSP5分别与VI中的U2芯片的LATHCH、CLOCK、DATA相连，输出信号控制4～20mA电流；另一方面U1的RC4/SDI/SDA、RC5/SDO、RC6/TX本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙向东，
申请(专利权)人：义乌市仪表有限公司，
类型：实用新型
国别省市：