專利名稱：超低功耗高精度渦街流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種流量儀表，特別是涉及一種用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量的超低功耗高精度渦街流量計(jì)。
背景技術(shù)：
渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、 壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。一般渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，傳感器輸出與流體流量相關(guān)的脈沖信號，轉(zhuǎn)換器將該脈沖信號經(jīng)電荷檢測電路、濾波整形電路送入微處理器計(jì)算出信號頻率，再根據(jù)標(biāo)定的儀表系數(shù)得到當(dāng)前的瞬時(shí)流量。渦街流量計(jì)具有量程比較寬、線性度較好、壓力損失小、性能可靠、使用壽命長、適用的流體種類較廣泛等特點(diǎn)。但由于受管道鋪設(shè)的限制，不可能沿線都附有供電系統(tǒng)，而流量計(jì)由于采用電子電路及微控制單元，必須消耗電流，因此在無外接電源的情況下，無法保持流量計(jì)長時(shí)間工作。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種在無外接電源情況下仍可長時(shí)間工作的超低功耗高精度渦街流量計(jì)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是超低功耗高精度渦街流量計(jì)，由渦街流量傳感器、電源電路、差動運(yùn)放電路、二階低通有源濾波電路、比較電路、MSP430單片機(jī)控制電路、LCD顯示電路組成；其特征在于電源電路分別連接差動運(yùn)放電路、二階低通有源濾波電路、比較電路、MSP430單片機(jī)控制電路以及LCD顯示電路；渦街流量傳感器輸出信號與差動運(yùn)放電路VI、V2引腳相連，對傳感器輸出信號進(jìn)行放大；差動運(yùn)放電路與二階低通有源濾波電路相連，除干擾信號；二階低通有源濾波電路與比較電路相連，經(jīng)比較得到脈沖信號；比較電路與MSP430單片機(jī)控制電路 P4. 1腳相連，由MSP430單片機(jī)的TIMERB模塊對矩形波信號進(jìn)行測頻，得到相應(yīng)液體的瞬時(shí)流量；LCD顯示電路與MSP430單片機(jī)控制電路相連，用于顯示相應(yīng)液體的瞬時(shí)流量。所述電源電路中含有線性增壓器TPS77001和電壓轉(zhuǎn)換器TC1219。本實(shí)用新型可解決的技術(shù)問題是整個(gè)流量計(jì)電路在兩節(jié)干電池的供電下工作， 能連續(xù)工作1年以上，適用于無供電系統(tǒng)區(qū)域，降低了使用成本；系統(tǒng)進(jìn)行全數(shù)字量處理， 抗干擾能力強(qiáng)，測量可靠，精度高，整機(jī)測量精度在士 1 %以內(nèi)。

圖1為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)電源電路圖；圖3為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)差動運(yùn)放電路圖；圖4為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)二階低通有源濾波電路圖；圖5為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)比較電路圖；[0016]圖6為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)MSP430單片機(jī)控制電路圖；圖7為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)TIMERB捕捉中斷子程序流程圖；圖8為本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)WDT定時(shí)器中斷子程序流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖6所示，本實(shí)用新型超低功耗高精度渦街流量計(jì)，由渦街流量傳感器1、 電源電路2、差動運(yùn)放電路3、二階低通有源濾波電路4、比較電路5、MSP430單片機(jī)控制電路 6、IXD顯示電路7組成；電源電路2分別連接差動運(yùn)放電路3、二階低通有源濾波電路4、比較電路5、MSP430單片機(jī)控制電路6以及IXD顯示電路7，電源電路2由兩節(jié)干電池供電， 經(jīng)由線性增壓器TPS77001輸出+3V電壓，再經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器TC1219得到-3V電壓，輸出的電壓分別為其他電路提供電源，當(dāng)干電池由于時(shí)間久電壓降低時(shí)，線性增壓器TPS77001能夠?qū)㈦妷悍€(wěn)定在+3V ；渦街流量傳感器1輸出的信號經(jīng)過差動運(yùn)放電路3進(jìn)行信號放大，信號經(jīng)V1、V2差分輸入，由Vi放大輸出，差動運(yùn)放電路3采用TI公司的精密運(yùn)放0PA2335AID， 可方便地調(diào)節(jié)增益，又不會影響該電路的共模抑制比；渦街流量傳感器1信號經(jīng)差動運(yùn)放電路3放大輸出后，接入二階低通有源濾波電路4去除干擾信號，濾波器截止頻率為4KHz ； 信號經(jīng)二階低通有源濾波電路4過濾后輸入比較電路5，經(jīng)比較電路5比較后得到同頻的脈沖信號signal送入MSP430單片機(jī)控制電路6 ；當(dāng)脈沖信號輸入到MSP430單片機(jī)控制電路 6的P4. 1腳，使用TIMERB模塊采用捕捉模式對脈沖信號進(jìn)行測頻，將測得的頻率通過公式 Q = f/K得出流體的瞬時(shí)流量Q，通過IXD顯示電路7顯示相應(yīng)液體的瞬時(shí)流量，MSP430單片機(jī)控制電路6通過I/O中斷引入的三個(gè)按鍵，能夠進(jìn)行顯示切換及流量計(jì)參數(shù)設(shè)置。如圖7所示，當(dāng)采樣時(shí)間間隔2秒到時(shí)，MSP430單片機(jī)控制電路6開啟TIMERB定時(shí)器捕捉中斷，對輸入脈沖信號進(jìn)行捕捉；由于流量計(jì)傳感器的輸出信號典型頻率為100Hz， 范圍為IHz 3. 6KHz，為盡量減少測頻誤差提高精度，TIMERB的時(shí)鐘源采用IMHz的高頻； TIMERB對捕捉到的信號的第二個(gè)周期進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值保存于cap_time ；由于 TIMERB的計(jì)數(shù)器TBR是16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值也是65535，用TIMERB的比較中斷功能解決了在對輸入的低頻信號采樣時(shí)，TBR的計(jì)數(shù)值溢出的問題；TBCCRO的值設(shè)在65535，若TBR 溢出，則單片機(jī)進(jìn)入TIMERB的比較中斷，對溢出次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，用N表示；采樣結(jié)束后最終的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)值等于65535 * N+cap_time。如圖8所示，MSP430單片機(jī)控制電路6采用WDT定時(shí)器定時(shí)1秒鐘，以1秒鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)功能計(jì)時(shí)；當(dāng)采樣時(shí)間間隔2秒到時(shí)，開啟TIMERB捕捉中斷；當(dāng)休眠時(shí)間40 秒到時(shí)，關(guān)閉LCD顯示，進(jìn)入低功耗模式；當(dāng)保存時(shí)間60秒到時(shí)，將累計(jì)流量，儀表系數(shù)，密度，下限頻率保存入用戶信息FLASH段。
權(quán)利要求1.超低功耗高精度渦街流量計(jì)，由渦街流量傳感器、電源電路、差動運(yùn)放電路、二階低通有源濾波電路、比較電路、MSP430單片機(jī)控制電路、LCD顯示電路組成；其特征在于電源電路分別連接差動運(yùn)放電路、二階低通有源濾波電路、比較電路、MSP430單片機(jī)控制電路以及LCD顯示電路；渦街流量傳感器輸出信號與差動運(yùn)放電路VI、V2引腳相連，差動運(yùn)放電路與二階低通有源濾波電路相連，二階低通有源濾波電路與比較電路相連，比較電路與 MSP430單片機(jī)控制電路P4. 1腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗高精度渦街流量計(jì)，其特征在于所述電源電路中含有線性增壓器TPS77001和電壓轉(zhuǎn)換器TC1219。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種流量儀表，特別是涉及一種超低功耗高精度渦街流量計(jì)，其中電源電路分別連接差動運(yùn)放電路、二階低通有源濾波電路、比較電路、MSP430單片機(jī)控制電路以及LCD顯示電路；渦街流量傳感器輸出信號與差動運(yùn)放電路V1、V2引腳相連，差動運(yùn)放電路與二階低通有源濾波電路相連，二階低通有源濾波電路與比較電路相連，比較電路與MSP430單片機(jī)控制電路P4.1腳相連；本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是，整個(gè)流量計(jì)電路在兩節(jié)干電池的供電下工作，能連續(xù)工作1年以上，適用于無供電系統(tǒng)區(qū)域，降低了使用成本；系統(tǒng)進(jìn)行全數(shù)字量處理，抗干擾能力強(qiáng)，測量可靠，精度高，整機(jī)測量精度在±1％以內(nèi)。
文檔編號G01F1/32GK202092682SQ201120127170
公開日2011年12月28日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者潘健, 肖國玲 申請人:無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院