PQ-Ⅱ型智能流量计的设计

　　一、引　　言

　　在集中供暖系统的运行过程中,人们要掌握各支路供热管线水的流量。流量的测试常规做法是:(1)通过传感器提取通过本管线水的流速;(2)用电路或机械机构转换成对应的流量值。这种装置需安装在管线上,只能定点测试,也不便于维护。

　　PQ型智能流量计是根据流体力学的原理,并以平衡阀的流量测试曲线为依据而研制的便携式智能测试装置,是继超声流量计之后的一种新型的流量计量仪表。主要是由压力传感器、单片机系统及打印机3个部分组成.其工作原理是:根据平衡阀的阀门系数和在线测试流体在阀门入、出口两端的压差:

　　式中　C——阀门的系数,是由阀门的口径和开度决定的

　　调节阀门的开度,系数将随之改变。由沈阳华松阀门厂研制生产的平衡调节阀,给出了经过测试而得到的不同口径、不同开度状态下的阀门系数,将其存储在程序存储器中供仪表在进行流量测试时检索使用。P是流体通过阀门在其两侧所形成的压差,即阀前压力与阀后压力之差,再取其平方根值。式中的0.316是流量系数。根据上式得知,对各管线的流量测试,可简化成对阀门两侧压力的测试,再由单片机检索阀门系数和计算压差的平方值,求3项数据之积即可完成。该智能仪表操作非常简便,对环境无特殊要求,适合在各种场合下作业。

　　二、电路设计

　　该流量计的电路设计,采用了一体化的设计思想,除传感器部分以外,键盘、存储器、显示驱动、打印等电路都集中在一片印制板上,其电路框图如图1所示。

　　1.传感器电路

　　压力传感器是采用金属丝应变电阻构成的电桥,如图2所示,图中的R1和R4是拉变片,R2和R3是压应变片,从而构成四应变片差动电桥。这不仅补偿了温度的影响,还可提高电桥的灵敏度。

　　其表达式为:

　　该信号送入运放进行放大,再进行V-F的变换,调整电路的满度和零点,使之得到1～1.6MPa对应1～5kHz的脉冲信号。

　　2.单片机系统

　　单片机系统采用CMOS器件设计。其中程序存储器8k,数据存储器8k.显示采用7位液晶显示器,用GD4015组成驱动电路,键盘和打印机各使用一片74HC373接口。为了长期保存数据,系统采用可充电后备电池对数据存储器供电。

　　三、软件设计

　　该流量计软件总体设计采用模块化设计思想,使各种智能操作都集中在某一模块中处理。整个软件系统由5个基本模块组成,其各模块关系如图3所示。

　　1.显示模块

　　显示模块的设计采用后台显示方法,由8031定时器T0每隔25ms产生定时中断,由中断子程序自动刷新显示。这种设计的优点是显示不占用主控时间,主控程序只要在内存中开辟出与显示器相同的映象单元,而使中断处理程序直接指向该映象单元即可。主控程序的显示操作,实现时只是简单的内存操作,主控程序只需将要显示的数据存入到映象单元,显示则由后台自动实现。