液体动态质量流量控制仪

　　0 引言

　　目前，我国石油、植物油、化工等行业中，液体原料和产品的计量仍采用人工静态的计量方式，比如人工检尺、称重、容积等方法。其计量过程烦琐，劳动强度大，人为因素多，工作效率低^[1]。工艺上的要求经常对流动中液体进行定量控制，在液体产品的装卸过程中也需要进行定量装卸，静态计量既费时费力，又不能进行质量控制，显然不能满足这种要求，只有实现液体的动态计量才能做到定量控制。

　　随着微电子技术、微计算机技术应用到流量测试系统中，流量传感器趋向电子化和数字化，许多传统的测量技术得到了进一步的发展，引起流量测量仪表设计理念上的变化，使得传统的流量测量原理和方法被不断完善，为流量计量开拓了新的领域^[2]。

　　因此，介绍了液体动态质量流量控制仪，并给出了该装置的硬件和软件的设计，可根据预先设定的流量值进行自动控制，同时对实际流量进行测量和累加。实时温度控制，解决因温度变化影响测量精度。根据各个参数对泵和阀门等进行开停控制，从而实现了液体定时、定量的自动输出。

　　1 系统硬件设计

　　主要的设计思路是: 以单片机 AT89C51 为核心的控制系统，采用涡轮流量计进行流量测量; Pt100 铂电阻检测流体温度，进行温度补偿; 发出控制信号，控制泵的启停; 可实现液体流量的自动控制及显示状态等功能。并通过 RS - 485 标准串行口和计算机进行通信，接受计算机向单片机发送的命令和数据，控制单片机及执行机构的动作。其硬件设计结构框图如图1 所示。

　　1. 1 流量测量模块设计

　　该控制仪的信号取自液体涡轮流量计，这是一种精度高、可靠性好、成本低的流量计。当被测介质流经涡轮头时，推动涡轮旋转，使通过其内部感应线圈的磁通量发生变化，从而在线圈中感应出脉冲电信号，在一定流量范围内，脉冲数与通过流量成正比( 该比例系数即为涡轮流量计的仪表常数) 。

　　涡轮流量传感器获取频率流量信号，通过简单滤波和整形电路，提供给单片机 AT89C51，单片机对流量数据进行采集、处理^[3]。其结构框图如图 2 所示。

　　涡轮流量计测量电路原理图如图 3 所示，该信号经电容 C滤波，再通过电阻 R_¹⁰引入电压比较器。进行整形驱动，光电耦合和电平转换后，引至 AT89C51 的定时/计数器 T_¹ 口。

　　以脉冲形式输出的流量变送器，在一定流量、压力、温度范围内，其体积流量表达式为.