本实用新型专利技术公开了一种量水仪，包括传感器，其特征在于：设有采样转换电路、单片机、存贮器、日历时钟芯片、键盘／显示电路，传感器的水位信号通过采样转换电路输入单片机，单片机与存贮器、日历时钟芯片、键盘／显示电路之间以总线方式连接。本实用新型专利技术采用单片机做为核心芯片，根据所测量值的量和逻辑的关系，判别出实时水流形态并自动调用所对应的计算公式及运算系数，最后输出所需的结果。本实用新型专利技术结构简单，成本低廉，功能齐全，使用灵活方便，可以在各量水点人工流动巡测，也可以固定安装无人值守自动测控运行。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
Water meter
The utility model discloses a water meter, which comprises a sensor, which is characterized in that the sampling circuit, MCU, memory, calendar clock chip, keyboard and display circuit, signal level sensor by sampling the input conversion circuit MCU, MCU and the storage device, calendar clock chip, keyboard and display circuit are connected with bus. The utility model adopts single-chip microcomputer as a core chip, according to the relationship between the measurements and the logical value of the discriminant formula and calculation coefficient corresponding to real-time flow state and automatically calls, the final output of the desired result. The utility model has the advantages of simple structure, low cost, complete functions, flexible and convenient use, and can be used for the artificial flow and the automatic measurement and control operation of various water points.
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及测量仪器仪表领域，是一种智能量水仪。
技术介绍
灌区渠系测水量水，作为节水灌溉和灌区科学管理的基本手段，正日益受到人们的重视。随着工农业的发展，对有限水资源的需求与日俱增，而水的开发成本又日渐加大，在此情况下，对用水进行有效的控制与量测已越来越迫切，要求也越来越高。目前国内外针对灌区渠系测水量水的仪器设备种类繁多，如旋桨式流速仪、超声波流量计、激光流速仪、孔板、文丘里管、容积式测流计和利用灌区水工建筑物(如闸、涵)或特设量水设施(如堰、槽)并通过传感器测量出测点的参数(如水位、闸位、压力)后再计算出流量来的仪器仪表等，这些设备都具有各自的测量特色和优势，它们在渠系测水量水中发挥着重要的作用。不过上述仪器设备还存在着一定的缺陷，使用受环境和现场条件的限制，比如超声波流量计、激光流速仪、孔板、文丘里管，虽然系统测量精度高，性能稳定，但其价格昂贵，安装、调试、维护以及对测试现场的条件要求很高，不宜在面广量大的灌区渠系测水量水中推广使用；旋桨式流速仪单台的价格便宜(多台同步测试使用时成本仍然相当高)，使用灵活，但可靠性差，需要定期标定流量系数，测试用时较长，不宜作为长期监测的设备来用；利用灌区水工建筑物或特设量水设施进行测流的仪器在近几年来开发了不少新产品，但资料表明这些设备要求修建标准测试段面和建造水位测井，点对点的固定安装使用，测试功能相对单一，比如有的只能测水位但却不能现地测出流量、有的可以存储测试数据但却不同时具备能有线或无线的与上位计算机通讯并组成自动测控网络。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供一种无需依赖水位测井，可以便携移动巡测或固定安装使用的，能结合量水结构自动计量流量、水位和可以通过有线或无线与上位机实现通讯的量水仪。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案是，一种量水仪，包括传感器，设有采样转换电路、单片机、存贮器、日历时钟芯片、键盘/显示电路，传感器的水位输出信号通过采样转换电路输入单片机，单片机与存贮器、日历时钟芯片、键盘/显示电路之间以总线方式连接。所述采样转换电路包括信号通道电路、信号放大器、采样保持芯片、转换器，传感器的水位输出信号经信号通道电路输入信号放大器，放大后进入采样保持芯片，然后经转换器转换后输入单片机。而且，单片机外围设有输出接口，输出接口包括串口、打印机接口、I/O接口、模拟量信号输出接口；串口采用RS-232通讯接口芯片，与单片机相应引脚连接；打印机接口和I/O接口由可编程并行接口芯片实现，可编程并行接口芯片与单片机以总线方式连接；模拟量信号输出接口采用D/A转换器芯片，D/A转换器芯片和单片机以总线方式连接。本技术采用单片机做为核心芯片，根据所测量值的量和逻辑的关系，单片机能判别出实时水流形态并自动调用所对应的计算公式及运算系数，最后输出所需的结果。系统的接口可以连接打印机、可以用来与其他水利设备的执行驱动电路相接驳以实现自动控制(如固定安装使用的量水仪可以实现对电动闸门启闭的控制)；通过通信接口，还可以用无线扩频数传电台或有线的方式将相关的测试数据传输到上位计算机进行进一步的处理，多个固定安装使用的仪器即可组成功能更为强大的自动测控网络。对用于移动巡测的便携机，可以根据各渠道及量水结构的具体情况，通过仪器键盘按编号一一设置并储存相关系数，当测试时只要根据被测流的渠道调出其对应的编号后再把水位传感器放入流道规定的测点位置即可实施测流。本技术结构简单，成本低廉，功能齐全，使用灵活方便，可以在各量水点人工流动巡测，也可以固定安装无人值守自动测控运行。附图说明图1本技术系统结构示意图；图2本技术具体实施例主电路图；图3本技术具体实施例的电源及电路图。具体实施方式参见图1～3，本技术提供一种量水仪，包括传感器，设有采样转换电路、单片机、存贮器、日历时钟芯片、键盘/显示电路，传感器的水位输出信号通过采样转换电路输入单片机，单片机与存贮器、日历时钟芯片、键盘/显示电路之间以总线(数据DB、地址AB和控制CB)方式连接。考虑到灌区一般远离中大城市，较为偏避，所以本技术选用最常用的元件，其结构尽可能简单和通用，以保证系统的可靠和维护的方便。本技术实施例采用89C52PI单片机U1，U1内含8k字节的程序存贮器，工作温度从-40℃～80℃，实验证明可以满足包括户外的使用要求；U5为28脚的IC插座，可根据需要插上SRAM0064~SRAM0256(8k~32k字节)的可掉电保护存贮器芯片，该存贮器芯片用来记忆各个被测流道30次以上的测试数据组，以供事后进行调用和处理；选用DS12B887芯片U6做为系统日历时钟，其片内128字节掉电自保存贮器可以用来记忆量水仪的工作设置系数；本技术的键盘/显示电路由键盘显示接口芯片8279属于现有技术，具体实施时根据需要制作键盘和显示电路板，设置相应的数码显示和键盘按键即可，与主电路板的连接则通过总线接口(CZ2-1、CZ2-3、CZ2-18、CZ2-19、CZ2-17、CZ2-16、CZ2-5、CZ2-15、CZ2-14、CZ2-13、CZ2-12、CZ2-11、CZ2-9)实现。由于本技术实施例电路为总线连接模式，故采用8位的74HC573芯片U2作地址锁存器，对单片机U1的P0口进行锁存，并扩展输出总线地址；采用可编程逻辑阵列器件GAL16V8(U3)作为地址分配芯片，U3和U2配合以实现对外围各扩展功能芯片(如SRAM 0064~0256、27C512、DS12887、8279、8155、AD574、0832等)的片选和寻址，各芯片间具体连接可参考芯片资料。考虑到功能扩展，主电路板上留有一个28脚的IC插座U4，插上非容易存贮器(EPROM)27C512芯片，即可再增加64k字节程序存贮器的容量。为了采集传感器的模拟量信号输入，本技术的采样转换电路所述采样转换电路包括信号通道电路、信号放大器、采样保持芯片、转换器。传感器的水位输出信号经信号通道输入信号放大器，放大后进入采样保持芯片，然后经AD转换器转换成数字信号输入单片机作进一步的处理。传感器输出信号如为0～50mV时，8路信号输入(IN0~7)可由模拟信号通道No.1~8并通过接口(CZ4-3、CZ4-4、CZ4-5、CZ4-6、CZ4-7、CZ4-8、CZ4-9、CZ4-10)直接进入主电路板(参见图2、3中CZ4)，在放大到0～5V后由采样保持芯片保持，经A/D转换器采集转换成数字信号输入单片机。此时，图3中则无需焊接电阻R1~R16和电容C1~C8，只将R9~R16的各2个焊盘分别短接即可。本技术具体实施例采用8选1多路开关芯片CD4051(U9)组成8路模拟量信号输入通道，这样对于固定安装使用的量水仪，便于用数个传感器对所需的多个测点信号实现自动采集，具体实施时可以根据需要扩充设计更多的通道。本技术具体实施例信号放大器选用INA114芯片(U13)。如果选用输出为4～20mA电流信号的传感器，则需拆除图2中的U13并短接CZ7，输入信号通过图3中的250Ω精密电阻R1~R8转换成1～5V的电压信号即可。本技术具体实施例采用LF398(U10)做为采样保持芯片。本技术具体实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种量水仪，包括传感器，其特征在于：设有采样转换电路、单片机、存贮器、日历时钟芯片、键盘／显示电路，传感器的水位输出信号通过采样转换电路输入单片机，单片机与存贮器、日历时钟芯片、键盘／显示电路之间以总线方式连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：童刚，王长德，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]
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