專利名稱:儲(chǔ)油罐用多通道變送器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，包括微控制器，所述的微控制器的輸入端分別與晶振電路、復(fù)位電路連接，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路分別與含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路以及電源連接。微控制器的輸出端與以太網(wǎng)接口電路以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)插座變壓器電路實(shí)現(xiàn)與以太網(wǎng)的連接。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)油罐油品的含水量、液位、溫度、壓力等物理參數(shù)，提高了儲(chǔ)油罐原油信息檢測(cè)的自動(dòng)化程度。本實(shí)用新型實(shí)用方便，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，邏輯電路部分具有穩(wěn)定性和抗干擾性，且精度性比較高；采用智能芯片采集并發(fā)送多種油品參數(shù)，使用方便快捷。
【專利說(shuō)明】
儲(chǔ)油罐用多通道變送器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變送器，具體的說(shuō)涉及一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]油罐是油品行業(yè)廣泛采用的一種儲(chǔ)油設(shè)施，目前還有大量的企業(yè)仍然還在依靠傳統(tǒng)人工或者半自動(dòng)方式來(lái)監(jiān)測(cè)油品參數(shù)。這些傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、可靠性和實(shí)時(shí)性都較差。有些規(guī)模大、效益較好的企業(yè)雖然采用了現(xiàn)代化測(cè)量?jī)x器具，但一般所能接受的信號(hào)都比較單一，專用性強(qiáng)，高精度的價(jià)格貴。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種實(shí)用性強(qiáng)的、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化操作的儲(chǔ)油罐用多通道變送器。本實(shí)用新型實(shí)用方便，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，邏輯電路部分具有穩(wěn)定性和抗干擾性，且精度性比較高;采用智能芯片采集并發(fā)送多種油品參數(shù)，使用方便快捷。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，包括微控制器，所述的微控制器的輸入端分別與晶振電路、復(fù)位電路、含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路以及電源模塊連接;微控制器的輸出端與以太網(wǎng)接口電路以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)插座變壓器電路連接;所述的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路分別與設(shè)置在儲(chǔ)油罐內(nèi)的含水量傳感器、液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器連接。
[0006]所述的液位計(jì)為雷達(dá)液位計(jì)，其包括通過(guò)法蘭安裝在儲(chǔ)油罐罐頂?shù)谋眍^和端蓋，及設(shè)置在儲(chǔ)油罐罐內(nèi)鋼纜和重錘;鋼纜連接重錘與法蘭，重錘設(shè)置在液面以下。
[0007]所述的含水量傳感器和溫度傳感器均為三個(gè)，分別安裝在儲(chǔ)油罐罐內(nèi)壁上的上、中、下三個(gè)不同高度處;所述的壓力傳感器為兩個(gè)，分別設(shè)置安裝在儲(chǔ)油罐罐內(nèi)壁的中部和底部。
[0008]所述的微控制器的輸出端還與JTAG接口模塊連接。
[0009]所述的含水量傳感器、液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器均包括保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的封裝外殼，所述封裝外殼上安裝有導(dǎo)線，含水量傳感器、液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器的輸出端分別通過(guò)導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路連接，信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與微控制器的I/O 口連接。
[0010]所述的微控制器采用型號(hào)為STM32F103的單片機(jī)。
[0011 ]所述的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路的模擬量電信號(hào)為I?5V直流電壓；
[0012]所述的液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路的模擬量電信號(hào)4?20mA直流電流；
[0013]所述的壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路的模擬量電信號(hào)4?20mA直流電流。
[0014]所述的溫度傳感器為PT100熱電阻溫度傳感器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]該儲(chǔ)油罐用多通道變送器的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路和壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)導(dǎo)線對(duì)安裝在儲(chǔ)油罐中不同位置的傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，微處理器采集調(diào)理后的數(shù)據(jù)信息后進(jìn)行以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，從而獲得儲(chǔ)油罐油品的含水量、液位、溫度、壓力等物理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油罐中油品參數(shù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型實(shí)用方便，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，邏輯電路部分具有穩(wěn)定性和抗干擾性，且精度性比較高。采用芯片采集并發(fā)送多種油品參數(shù)，使用方便快捷。本實(shí)用新型適用于石油、化工行業(yè)中儲(chǔ)油罐、分離罐、沉降罐的測(cè)量。
【【附圖說(shuō)明】
】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路示意圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型的以太網(wǎng)接口電路不意圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例傳感器的安裝示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-表頭，2-端蓋，3-法蘭，4-鋼纜，5-重纏，6、7、8-溫度傳感器，9、
1、11 -含水率傳感器，12、13-壓力傳感器。
【【具體實(shí)施方式】】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)用新型不限于以下實(shí)施例。
[0025]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型儲(chǔ)油罐用多通道變送器包括微控制器，所述的微控制器的輸入端分別與晶振電路、復(fù)位電路、含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路以及通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路與220V轉(zhuǎn)5V的開(kāi)關(guān)電源連接。微控制器的輸出端與以太網(wǎng)接口電路以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)插座變壓器電路實(shí)現(xiàn)與以太網(wǎng)的連接。微控制器的輸出端還與JTAG接口連接。微控制器采用型號(hào)為STM32F1 3的單片機(jī)。含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與微控制器連接。
[0026]所述的STM32F103單片機(jī)的輸入輸出引腳0SCIN、0S⑶UT與晶振電路相連，該晶振電路包括跨接在0SCIN、0S⑶UT之間的晶體振蕩器Y2，該晶體振蕩器Y2與相互并聯(lián)的電容Cl 1、C12—端相連，Cl 1、C12的另一端均接地。
[0027]所述的STM32F13單片機(jī)的輸入輸出引腳PC14、PC15與晶振電路相連，該晶振電路包括跨接在PC14、PC15之間的晶體振蕩器Y3，該晶體振蕩器Y3與相互并聯(lián)的電容C13、C14 一端相連，Cl 3、Cl 4的另一端均接地。
[0028]所述的STM32F103單片機(jī)的RST引腳與復(fù)位電路相連，該復(fù)位電路包括一端接地的電容Cl與按鍵RESET以及一端接電源的電阻Rl。
[0029]如圖2所示，所述的STM32F103單片機(jī)的輸入輸出引腳與含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路相連，該含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路包括一端接電源的鉗位二極管D1、一端接地的鉗位二極管D2以及電壓跟隨器U5A，電阻R13、電容C21—端接電壓跟隨器U5A，另一端接地，電阻R12—端接電壓跟隨器U5A，一端接含水量傳感器。
[0030]如圖3所示，所述的STM32F103單片機(jī)的輸入輸出引腳PB6與液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路相連，該液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路包括一端接電源的鉗位二極管D3、一端接地的鉗位二極管D4以及電壓跟隨器U6A，電阻R14、電容C24—端接電壓跟隨器U6A，另一端接地，電阻R14—端接電壓跟隨器U6A，一端接液位計(jì)傳感器。
[0031]如圖4所示，所述的溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路包括一端與STM32F103單片機(jī)的輸入輸出引腳PB7相連的穩(wěn)壓二極管D5、電容C24以及電阻R22，穩(wěn)壓二極管D5、電容C24另一端分別接地，電阻R22另一端與運(yùn)算放大器U8A的I腳相連，電阻R21—端與該運(yùn)算放大器的I腳相連，另一端與該運(yùn)算放大器的2腳相連，該運(yùn)算放大器的11腳接地，4腳接電源，該電源通過(guò)電容C23接地，由電阻R16、R17、可變電阻VR2以及鉑電阻PT100構(gòu)成測(cè)量電橋一端通過(guò)電阻R18與運(yùn)算放大器的3腳相連，該運(yùn)算放大器的3腳通過(guò)電阻R20接地，該測(cè)量電橋的一端通過(guò)電阻R19與運(yùn)算放大器的2腳相連，電源通過(guò)電阻R15與可變電阻VR1、可控精密穩(wěn)壓源U7以及測(cè)量電橋的一端相連，可變電阻VR1、可控精密穩(wěn)壓源U7的另一端分別接地。
[0032 ] 如圖5所示，所述的以太網(wǎng)接口電路包括以太網(wǎng)芯片ENC28 J60，該以太網(wǎng)芯片的I腳通過(guò)電容C6接地，2腳接地，4腳與STM32F103單片機(jī)的引腳PBO相連，6腳與STM32F103單片機(jī)的引腳PA6相連，7腳與STM32F103單片機(jī)的引腳PA7相連，8腳與STM32F103單片機(jī)的引腳PA5相連，9腳與STM32F103單片機(jī)的引腳PA4相連，10腳接復(fù)位電路，11腳接地，12、13腳分別與網(wǎng)絡(luò)插座變壓器的6、3腳相連，14腳通過(guò)電阻R3接地，15、19、20、25、28腳接3.3￥電源，18腳、21腳、22腳接地，16、17腳分別與網(wǎng)絡(luò)插座變壓器的2、1腳相連，23、24腳與晶振電路相連，該晶振電路包括在23、24腳之間的晶體振蕩器Yl，該晶體振蕩器Yl與相互并聯(lián)的電容C7、C8—端相連，C7、C8的另一端均接地，26、27腳與網(wǎng)絡(luò)插座變壓器的12、9腳相連。
[0033]所述的網(wǎng)絡(luò)插座變壓器電路包括網(wǎng)線接口HR911105A，電容C9一端接地，另一端與該接口的4腳相連，通過(guò)電阻R6、R7分別與該接口的1、2腳相連，電容ClO—端接地，另一端與該接口的5腳相連，通過(guò)電阻R8、R9分別與該接口的3、6腳相連，該接口的1、11腳接地。
[0034]參見(jiàn)圖6，本實(shí)用新型的傳感器的安裝位置，安裝在儲(chǔ)油罐罐頂?shù)睦走_(dá)液位計(jì)包括由表頭1、端蓋2、法蘭3、鋼纜4和重錘5等附件構(gòu)成的，安裝在儲(chǔ)油罐罐壁不同高度的溫度傳感器6、7、8(分別設(shè)置在儲(chǔ)油罐內(nèi)壁的上、中、下三個(gè)位置)、含水量傳感器9、10、11(分別設(shè)置在儲(chǔ)油罐內(nèi)壁的上、中、下三個(gè)位置)以及壓力傳感器12、13(分別設(shè)置在儲(chǔ)油罐的中、下三個(gè)位置)。
[0035]具體地工作原理為:所述微控制器通過(guò)含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路分別采集位于儲(chǔ)油罐罐壁不同高度的含水量傳感器9、10、11的含水量信號(hào)，含水量傳感器的輸出信號(hào)是工業(yè)上最廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號(hào)I?5V直流電壓。所述微控制器在接收儲(chǔ)油罐內(nèi)所有含水量傳感器測(cè)量的含水量后，對(duì)所接收的含水量進(jìn)行算術(shù)平均(在進(jìn)行算術(shù)平均時(shí)，只取含水量大于O的進(jìn)行計(jì)算)，以得到儲(chǔ)油罐的平均含水量。
[0036]微控制器通過(guò)液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路采集位于儲(chǔ)油罐罐頂?shù)睦走_(dá)液位計(jì)的液位信號(hào)，雷達(dá)液位計(jì)的輸出信號(hào)是工業(yè)上最廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號(hào)4?20mA直流電流。
[0037]微控制器通過(guò)溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路分別采集位于儲(chǔ)油罐罐壁不同高度的溫度傳感器6、7、8的溫度信號(hào)，所述溫度傳感器采用PT100熱電阻溫度傳感器，輸出信號(hào)是電阻信號(hào)。所述微控制器在接收儲(chǔ)油罐內(nèi)所有溫度傳感器測(cè)量的溫度后，對(duì)所接收的溫度進(jìn)行計(jì)算。如果液位大于溫度傳感器6所在的高度，則按照公式T= (TdTdT3)A進(jìn)行計(jì)算;如果液位大于溫度傳感器7所在的高度且小于溫度傳感器6所在的高度，則按照公式T= (T2+T3)/2進(jìn)行計(jì)算;如果液位小于溫度傳感器7所在的高度，則按照公式T = T3進(jìn)行計(jì)算。其中T1為位于最上面的溫度傳感器6所測(cè)得的溫度值，T2為位于中間的溫度傳感器7所測(cè)得的溫度值，T3為位于最下面的溫度傳感器8所測(cè)得的溫度值。
[0038]微控制器通過(guò)壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路分別采集位于儲(chǔ)油罐罐壁不同高度的壓力傳感器12、13的壓力信號(hào)，壓力傳感器的輸出信號(hào)是工業(yè)上最廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號(hào)4?20mA直流電流。所述微控制器在接收儲(chǔ)油罐內(nèi)所有壓力傳感器測(cè)量的壓力后，對(duì)所接收的壓力進(jìn)行計(jì)算。如果液位大于壓力傳感器12所在的高度，則按照公式D=(P1-P2)AGXH)。其中D為測(cè)量的油品密度，P1為壓力傳感器12所測(cè)得的壓力值，P2為壓力傳感器13所測(cè)得的壓力值，H為壓力傳感器12和壓力傳感器13之間的距離，G為重力加速度。當(dāng)儲(chǔ)油罐油品液位降至壓力傳感器12以下時(shí)，使用油品密度的最后測(cè)量值。
[0039]該變送器的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路和壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)導(dǎo)線對(duì)安裝在儲(chǔ)油罐中不同位置的傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，微處理器采集調(diào)理后的數(shù)據(jù)信息，然后進(jìn)行以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，從而獲得儲(chǔ)油罐油品的含水量、液位、溫度、壓力等物理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油罐中油品參數(shù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0040]本實(shí)用新型的功能包括系統(tǒng)的主控制程序、初始化程序、溫度信號(hào)采集程序、含水量信號(hào)采集程序、液位信號(hào)采集程序、以太網(wǎng)通信程序等程序模塊，在主控制程序中，首先調(diào)用初始化程序，然后每隔一段固定時(shí)間，調(diào)用相應(yīng)的信號(hào)采集程序，采用中斷的方式調(diào)用以太網(wǎng)通信程序，將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
[0041]本實(shí)用新型充分利用先進(jìn)的工藝和材料，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的測(cè)量，有效地解決了石化行業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程中的許多難題，節(jié)能降耗，大大降低原油生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)帶來(lái)的附加成本，具有較大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。
[0042]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:包括微控制器，所述的微控制器的輸入端分別與晶振電路、復(fù)位電路、含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路以及電源模塊連接;微控制器的輸出端與以太網(wǎng)接口電路以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)插座變壓器電路連接;所述的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路、液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路、壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路分別與設(shè)置在儲(chǔ)油罐內(nèi)的含水量傳感器(9、1、11)、液位計(jì)、溫度傳感器(6、7、8)和壓力傳感器(12、13)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的液位計(jì)為雷達(dá)液位計(jì)，其包括通過(guò)法蘭(3)安裝在儲(chǔ)油罐罐頂?shù)谋眍^(I)和端蓋(2)，及設(shè)置在儲(chǔ)油罐罐內(nèi)鋼纜(4)和重錘(5);鋼纜(4)連接重錘(5)與法蘭(3)，重錘(5)設(shè)置在液面以下。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的含水量傳感器和溫度傳感器均為三個(gè)，分別安裝在儲(chǔ)油罐罐內(nèi)壁上的上、中、下三個(gè)不同高度處;所述的壓力傳感器為兩個(gè)，分別設(shè)置安裝在儲(chǔ)油罐罐內(nèi)壁的中部和底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的微控制器的輸出端還與JTAG接口模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的微控制器采用型號(hào)為STM32F103的單片機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的含水量傳感器、液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器均包括保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的封裝外殼，所述封裝外殼上安裝有導(dǎo)線，含水量傳感器、液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器的輸出端分別通過(guò)導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路連接，信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與微控制器的I/O 口連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的含水量傳感器信號(hào)調(diào)理電路的模擬量電信號(hào)為I?5V直流電壓； 所述的液位計(jì)信號(hào)調(diào)理電路的模擬量電信號(hào)4?20mA直流電流； 所述的壓力傳感器信號(hào)調(diào)理電路的模擬量電信號(hào)4?20mA直流電流。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)油罐用多通道變送器，其特征在于:所述的溫度傳感器為PT100熱電阻溫度傳感器。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205719074SQ201620291497
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】王亞楠, 康彩琴, 胡馨月, 謝雅麗
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)