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一種液體流量無磁檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種液體流量無磁檢測裝置，包括微處理器單元及與之相連的電源控制電路和激勵控制電路以及依次相連的LC振蕩電路、LC振蕩檢測電路、包絡(luò)檢波電路和觸發(fā)電路，電源控制電路、激勵控制電路的輸出端分別和LC振蕩電路的兩端相連，觸發(fā)電路和微處理器單元的定時器捕獲輸入端相連。LC振蕩電路位于葉輪上方，葉輪上一半是絕緣區(qū)域，另一半是導(dǎo)電區(qū)域。LC振蕩電路輸出的振蕩波形經(jīng)LC振蕩檢測電路、包絡(luò)檢波電路和觸發(fā)電路處理后，再由微處理器單元進行定時器捕獲，判斷出葉輪導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域的位置變化，最后計算出液體流量。本實用新型測量距離較大，使用范圍廣，單片機選用局限性小，降低成本，有很好的通用性。
【專利說明】一種液體流量無磁檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無磁流量計，尤其涉及一種液體流量無磁檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在無磁水表中，目前較多采用MSP430FW427單片機實現(xiàn)流量檢測，該單片機內(nèi)部集成了 SCAN IF無磁檢測模塊。SCAN IF無磁檢測模塊是美國德州儀器公司推出的MSP430FW42X系列單片機所特有的模塊，它能夠在低功耗下自動檢測線性或旋轉(zhuǎn)的運動，主要用于熱量儀表、熱水和冷水儀表、氣體儀表和工業(yè)流量計等儀表中。現(xiàn)有的無磁水表中，流量檢測部分主要由單片機內(nèi)部的SCAN IF無磁檢測模塊及其外接的兩個LC傳感器組成，LC傳感器置于水表葉輪的上方，葉輪的一半是絕緣材料，另一半敷有金屬銅。當LC傳感器在作LC振蕩時，遇到敷有銅的區(qū)域時，振蕩會很快衰減，其波形如圖1所示；遇到絕緣材料區(qū)域時，振蕩衰減較慢，其波形如圖2所示?？梢奓C傳感器在絕緣材料區(qū)域上方時振蕩衰減過程比在敷有銅的區(qū)域上方時慢很多。通過設(shè)定合適的參考電壓和延時時間，若在測量時間內(nèi)波形的波峰都在參考電壓之下，便可確定此時LC傳感器處于敷有銅的區(qū)域，否則在絕緣材料區(qū)域。而MSP430FW42X系列單片機中的SCAN IF無磁檢測模塊由模擬前端(AFE)、信號處理狀態(tài)機(PSM)和時序狀態(tài)機(TSM)三部分組成，模擬前端用于激勵外接的LC傳感器，傳感器最多可接四個，可由模擬輸入多路開關(guān)來選擇，被選中的傳感器將其模擬信號直接輸入比較器，比較器把所選模擬信號與一個10位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的參考電壓相比較，如果電壓在參考電壓以上輸出為高，反之為低，如此便將外部的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號被送入一個可編程的信號處理狀態(tài)機，它通過存儲于MSP430FW42X系列單片機中的狀態(tài)表來處理該數(shù)字信號，控制SCAN IF無磁檢測模塊中斷的產(chǎn)生，從而判斷流量的流速和方向，達到流量檢測的目的?，F(xiàn)有的流量無磁檢測方式，只能在MSP430FW42X系列單片機上才能實現(xiàn)，無法在其他低成本單片機上實現(xiàn)，因此，現(xiàn)有的無磁水表成本高，在使用上存在非常大的局限性。另一方面，這種無磁檢測方式，當葉輪上的銅層為0.1mm厚時，LC傳感器和葉輪的間距不能超過3_，才能進行測量，因此在一些表殼要求較厚的儀表中，如表殼厚度大于5mm的儀表，就不能采用這種無磁檢測方式，應(yīng)用范圍受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型主要解決原有流量無磁測量裝置的測量距離較小，無法在表殼較厚的儀表中實現(xiàn)測量，使用范圍較小的技術(shù)問題；提供一種液體流量無磁檢測裝置，其測量距離較大，對表殼厚度沒有限止，不管表殼是厚還是薄，都能實現(xiàn)流量測量，使用范圍廣。
[0004]本實用新型同時解決原有流量無磁測量裝置必須使用MSP430FW42X系列單片機才能實現(xiàn)流量測量，無法用其他低成本單片機實現(xiàn)，成本高，存在局限性的技術(shù)問題；提供一種液體流量無磁檢測裝置，其所用單片機只需滿足具有定時器捕獲功能就能實現(xiàn)流量測量，因此可用低成本單片機實現(xiàn)，有效降低成本，具有很強的移植性，通用性好。
[0005]本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:本實用新型包括安裝在液體流量表的葉輪上方的LC振蕩電路，葉輪朝向LC振蕩電路的一面，一半是絕緣材料制成的絕緣區(qū)域，另一半是導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電區(qū)域，還包括微處理器單元、電源控制電路、激勵控制電路、LC振蕩檢測電路、包絡(luò)檢波電路和觸發(fā)電路，所述的微處理器單元的第一輸出端和所述的電源控制電路的輸入端相連，微處理器單元的第二輸出端和所述的激勵控制電路的輸入端相連，電源控制電路、激勵控制電路的輸出端分別和所述的LC振蕩電路的兩端相連，LC振蕩電路的振蕩輸出端和所述的包絡(luò)檢波電路的輸入端相連，包絡(luò)檢波電路的輸出端和所述的觸發(fā)電路的輸入端相連，觸發(fā)電路的輸出端和所述的微處理器單元的定時器捕獲輸入端相連。微處理器單兀的第一輸出端輸出控制信號給電源控制電路的輸入端，使電源控制電路開啟電子開關(guān)實現(xiàn)供電，微處理器單兀的第二輸出端輸出一個高電平脈沖信號給激勵控制電路的輸入端，激勵控制電路進行激勵控制，使LC振蕩電路進行一段時間的充電。充完電后，微處理器單兀的第二輸出端變?yōu)榈碗娖叫盘?，使激勵控制電路停止激勵控制，LC振蕩電路開始振蕩，輸出的振蕩波形在LC振蕩檢測電路和包絡(luò)檢波電路的作用下，提取出振蕩波形中高于參考電壓的部分，再經(jīng)觸發(fā)電路整形后，輸送給微處理器單元的定時器捕獲輸入端，最后經(jīng)微處理器單元的分析和處理，判斷出葉輪上導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域的位置變化，最終計算出流過液體流量表的液體流量。本實用新型所用單片機只需滿足具有定時器捕獲功能就能實現(xiàn)流量測量，因此可用低成本單片機實現(xiàn)，如8位機STM8L052單片機，價格不到MSP430FW42X系列單片機的一半，單片機選用不存在局限性，可大大降低成本，具有很強的移植性，通用性好。而且LC振蕩電路和葉輪間的測量距離可達5?8mm，測量距離較大，在表殼較厚的儀表中也能實現(xiàn)流量測量，使用范圍廣。
[0006]作為優(yōu)選，所述的電源控制電路包括電阻Rl和三極管Tl，所述的激勵控制電路包括電阻R3、電阻R5、電容C3和三極管T3，所述的LC振蕩檢測電路包括電阻R4、電容C2和三極管T2 ;電阻Rl的一端、電阻R3的一端分別和所述的微處理器單元的第一輸出端、第二輸出端相連，電阻Rl的另一端和三極管Tl的基極相連，電阻R3的另一端經(jīng)電容C3和三極管T3的基極相連，三極管Tl的發(fā)射極接電壓VCC，三極管Tl的集電極經(jīng)電阻R2與構(gòu)成LC振蕩電路的電容Cl和電感LI的并聯(lián)電路的一端相連，該并聯(lián)電路的另一端接三極管T3的集電極，三極管T3的發(fā)射極接地，電阻R5連接在三極管T3的基極和三極管T3的發(fā)射極之間；電容C2和電阻R4并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和三極管T3的集電極相連，該并聯(lián)電路的另一端和三極管T2的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與電容Cl、電感LI和電阻R2的并接點相連，三極管T2的集電極和所述的包絡(luò)檢波電路的輸入端相連。
[0007]作為優(yōu)選，所述的包絡(luò)檢波電路包括電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5和二極管D，所述的LC振蕩檢測電路的輸出端和二極管D的正極相連，電阻R6和電容C4并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和二極管D的正極相連，該并聯(lián)電路的另一端接地，電阻R7和電容C5并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和二極管D的負極相連，該并聯(lián)電路的另一端接地，二極管D的負極和所述的觸發(fā)電路的輸入端相連。
[0008]作為優(yōu)選，所述的觸發(fā)電路為非門U，非門U的輸入端和所述的包絡(luò)檢波電路的輸出端相連，非門U的輸出端和所述的微處理器單元的定時器捕獲輸入端相連。觸發(fā)電路也可采用比較器實現(xiàn)，同樣能達到波形整形目的。
[0009]作為優(yōu)選，所述的觸發(fā)電路為非門U，非門U的輸入端和二極管D的負極相連，非門U的輸出端和所述的微處理器單元的定時器捕獲輸入端相連。觸發(fā)電路也可采用比較器實現(xiàn)，同樣能達到波形整形目的。
[0010]本實用新型的有益效果是:所用單片機只需滿足具有定時器捕獲功能就能實現(xiàn)流量測量，因此可用低成本單片機實現(xiàn)，單片機選用不存在局限性，可大大降低成本，具有很強的移植性，通用性好。而且LC振蕩電路和葉輪間的測量距離較大，在表殼較厚的儀表中也能實現(xiàn)流量測量，使用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是LC傳感器遇到葉輪上敷有銅的區(qū)域時輸出的振蕩波形。
[0012]圖2是LC傳感器遇到葉輪上絕緣區(qū)域時輸出的振蕩波形。
[0013]圖3是本實用新型的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖4是本實用新型的一種電路原理圖。
[0015]圖5是本實用新型中LC振蕩電路和葉輪的安裝位置關(guān)系的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6是本實用新型中LC振蕩電路位于葉輪的絕緣區(qū)域上方時，觸發(fā)電路的輸入波形和輸出波形。
[0017]圖7是本實用新型中LC振蕩電路位于葉輪的導(dǎo)電區(qū)域上方時，觸發(fā)電路的輸入波形和輸出波形。
[0018]圖中1.LC振蕩電路，2.微處理器單元，3.電源控制電路，4.激勵控制電路，5.LC振蕩檢測電路,6.包絡(luò)檢波電路，7.觸發(fā)電路，8.葉輪，9.絕緣區(qū)域，10.導(dǎo)電區(qū)域。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0020]實施例:本實施例的一種液體流量無磁檢測裝置，如圖3所示,包括LC振蕩電路
1、微處理器單元2、電源控制電路3、激勵控制電路4、LC振蕩檢測電路5、包絡(luò)檢波電路6和觸發(fā)電路7。微處理器單元2的第一輸出端和電源控制電路3的輸入端相連，微處理器單元2的第二輸出端和激勵控制電路4的輸入端相連，電源控制電路3、激勵控制電路4的輸出端分別和LC振蕩電路I的兩端相連，LC振蕩電路I的振蕩輸出端和包絡(luò)檢波電路6的輸入端相連，包絡(luò)檢波電路6的輸出端和觸發(fā)電路7的輸入端相連，觸發(fā)電路7的輸出端和微處理器單元2的定時器捕獲輸入端相連。如圖5所示，LC振蕩電路I安裝在液體流量表的葉輪8上方，葉輪8朝向LC振蕩電路I的一面，一半是絕緣材料制成的絕緣區(qū)域9，另一半是敷有金屬銅的導(dǎo)電區(qū)域10。
[0021]如圖4所示，電源控制電路3包括電阻Rl和三極管Tl，激勵控制電路4包括電阻R3、電阻R5、電容C3和三極管T3，LC振蕩檢測電路5包括電阻R4、電容C2和三極管T2，包絡(luò)檢波電路6包括電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5和二極管D，觸發(fā)電路7為非門U。電阻Rl的一端、電阻R3的一端分別和微處理器單兀2的第一輸出端PowerSNR、第二輸出端DriveSNR相連，電阻Rl的另一端和三極管Tl的基極相連，電阻R3的另一端經(jīng)電容C3和三極管T3的基極相連，三極管Tl的發(fā)射極接電壓VCC，三極管Tl的集電極經(jīng)電阻R2與構(gòu)成LC振蕩電路I的電容Cl和電感LI的并聯(lián)電路的一端相連，該并聯(lián)電路的另一端接三極管T3的集電極，三極管T3的發(fā)射極接地，電阻R5連接在三極管T3的基極和三極管T3的發(fā)射極之間；電容C2和電阻R4并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和三極管T3的集電極相連，該并聯(lián)電路的另一端和三極管T2的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與電容Cl、電感LI和電阻R2的并接點相連，三極管T2的集電極和二極管D的正極相連，電阻R6和電容C4并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和二極管D的正極相連，該并聯(lián)電路的另一端接地，電阻R7和電容C5并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和二極管D的負極相連，該并聯(lián)電路的另一端接地，二極管D的負極和非門U的輸入端相連，非門U的輸出端和微處理器單兀2的定時器捕獲輸入端OutSNR相連。本實施例中，微處理器單元2采用STM8L052單片機實現(xiàn)。
[0022]檢測過程:
[0023]①微處理器單元的第一輸出端PowerSNR輸出低電平信號給電阻R1，使三極管Tl導(dǎo)通，實現(xiàn)供電；微處理器單元的第二輸出端DriveSNR輸出一個時間為I μ s的高電平脈沖信號給電阻R3，在這個時間內(nèi)，三極管T3導(dǎo)通，激勵控制電路進行激勵控制，使LC振蕩電路進行1μ s時間的充電；
[0024]②LC振蕩電路完成I μ s時間的充電后，微處理器單元的第二輸出端DriveSNR變?yōu)榈碗娖?，三極管Τ3截止，此時LC振蕩電路開始振蕩，輸出振蕩波形給LC振蕩檢測電路的輸入端，LC振蕩檢測電路提取振蕩波形中高于設(shè)定電壓的部分，再經(jīng)包絡(luò)檢波電路處理，將處理后的波形輸送給非門U的輸入端，經(jīng)非門U整形后輸出帶有一段直流波形的波形信號給微處理器單元的定時器捕獲輸入端OutSNR ；
[0025]當LC振蕩電路位于葉輪的絕緣區(qū)域上方時，如圖6所示，上部為非門U的輸入波形，下部為非門U的輸出波形；當LC振蕩電路位于葉輪的導(dǎo)電區(qū)域上方時，如圖7所示，上部為非門U的輸入波形，下部為非門U的輸出波形；
[0026]③微處理器單元的定時器捕獲輸入端OutSNR接收非門U發(fā)來的波形信號，進行定時器捕獲，獲取波形信號中包含的直流波形所占時間AT ;當捕獲值Δ T > T2b-
|χT3時，則微處理器單元判斷為葉輪上的絕緣區(qū)域旋轉(zhuǎn)到LC振蕩電路的下方，當捕獲值
Δ T < T2a+圣xT3時，則微處理器單元判斷為葉輪上的導(dǎo)電區(qū)域旋轉(zhuǎn)到LC振蕩電路的下
方，其中，T3=T2b-T2a，T2b為LC振蕩電路位于葉輪的絕緣區(qū)域上方時，觸發(fā)電路輸出的直流波形的結(jié)束時間，T2a為LC振蕩電路位于葉輪的導(dǎo)電區(qū)域上方時，觸發(fā)電路輸出的直流波形的結(jié)束時間；最后由微處理器單元根據(jù)絕緣區(qū)域和導(dǎo)電區(qū)域的位置變化計算出流過液體流量表的液體流量，實現(xiàn)液體流量的測量。
【權(quán)利要求】
1.一種液體流量無磁檢測裝置，包括安裝在液體流量表的葉輪(8)上方的LC振蕩電路(1)，葉輪(8)朝向LC振蕩電路(I)的一面，一半是絕緣材料制成的絕緣區(qū)域(9)，另一半是導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電區(qū)域(10)，其特征在于還包括微處理器單元(2)、電源控制電路(3)、激勵控制電路(4)、LC振蕩檢測電路(5)、包絡(luò)檢波電路(6)和觸發(fā)電路(7)，所述的微處理器單元(2)的第一輸出端和所述的電源控制電路(3 )的輸入端相連，微處理器單元(2)的第二輸出端和所述的激勵控制電路(4)的輸入端相連，電源控制電路(3)、激勵控制電路(4)的輸出端分別和所述的LC振蕩電路(I)的兩端相連，LC振蕩電路(I)的振蕩輸出端和所述的包絡(luò)檢波電路(6)的輸入端相連，包絡(luò)檢波電路(6)的輸出端和所述的觸發(fā)電路(7)的輸入端相連，觸發(fā)電路(7)的輸出端和所述的微處理器單元(2)的定時器捕獲輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體流量無磁檢測裝置，其特征在于所述的電源控制電路(3)包括電阻Rl和三極管Tl，所述的激勵控制電路(4)包括電阻R3、電阻R5、電容C3和三極管T3，所述的LC振蕩檢測電路(5)包括電阻R4、電容C2和三極管T2 ;電阻Rl的一端、電阻R3的一端分別和所述的微處理器單元(2)的第一輸出端、第二輸出端相連，電阻Rl的另一端和三極管Tl的基極相連，電阻R3的另一端經(jīng)電容C3和三極管T3的基極相連，三極管Tl的發(fā)射極接電壓VCC，三極管Tl的集電極經(jīng)電阻R2與構(gòu)成LC振蕩電路(I)的電容Cl和電感LI的并聯(lián)電路的一端相連，該并聯(lián)電路的另一端接三極管T3的集電極，三極管T3的發(fā)射極接地，電阻R5連接在三極管T3的基極和三極管T3的發(fā)射極之間；電容C2和電阻R4并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和三極管T3的集電極相連，該并聯(lián)電路的另一端和三極管T2的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與電容Cl、電感LI和電阻R2的并接點相連，三極管T2的集電極和所述的包絡(luò)檢波電路(6 )的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種液體流量無磁檢測裝置，其特征在于所述的包絡(luò)檢波電路(6 )包括電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5和二極管D，所述的LC振蕩檢測電路(5 )的輸出端和二極管D的正極相連，電阻R6和電容C4并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和二極管D的正極相連，該并聯(lián)電路的另一端接地，電阻R7和電容C5并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端和二極管D的負極相連，該并聯(lián)電路的另一端接地，二極管D的負極和所述的觸發(fā)電路(7)的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種液體流量無磁檢測裝置，其特征在于所述的觸發(fā)電路(7)為非門U，非門U的輸入端和所述的包絡(luò)檢波電路(6)的輸出端相連，非門U的輸出端和所述的微處理器單元(2)的定時器捕獲輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種液體流量無磁檢測裝置，其特征在于所述的觸發(fā)電路(7)為非門U，非門U的輸入端和二極管D的負極相連，非門U的輸出端和所述的微處理器單元(2)的定時器捕獲輸入端相連。
【文檔編號】G01F1/56GK203414122SQ201320517515
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】陳昌根, 周震宇, 孫錦山, 雷俊勇, 肖金鳳, 呂善星, 陳熙俊 申請人:浙江利爾達物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司