煤气流量检测系统的研究

　　1　引言

　　由于涡街流量计性能稳定、量程比大,因此在城市煤气计量中逐步替代孔板式流量计[1],为此设计了一种以涡街流量计为基础的流量检测系统,并在这套系统中实现了自动抄表功能,针对煤气表及手持器进行了主要的研究。

　　2　煤气表硬件电路设计

　　涡街流量计检测的是体积流量,而大煤气用户的煤气管内压力很大,体积流量和标准体积流量(标准体积流量是在20℃,1个大气压下的体积流量)相差较大,用标准体积流量进行计量更为合理。因此需对管内温度、压力信号进行测量。

　　煤气表是集检测、存储、显示及传输等功能于一体的流量仪表,它主要由单片机[2]80C552、日历时钟PCF8583、E2PROM-AT24C02、MAX232、LCD液晶显示等组成,它的主要功能是采集温度、压力及流量信号,并将信号进行数据处理,通过LCD显示数据;将累积量及停电、来电时间存入E2PROM(AT24C02)中;其中时钟PCF8583记录内部时间[3],时间设定通过手持器完成;MAX232具有串行通讯功能,可进行数据传输。

　　温度测量采用铂电阻传感器,经电桥电路、放大电路将温度信号转化为电压信号送入80C552的A/D0口进行模/数转换。压力测量采用扩散硅压力传感器,输出信号即为1~5 V电压信号,直接送入80C552的A/D1口进行模/数转换。流量测量采用涡街流量计,涡街流量计输出一频率信号,该频率与其体积流量成正比,将此频率送入80C552的T1计数器,用于频率的测量。煤气表硬件电路框图如图1所示。

　　3　手持器硬件电路设计

　　手持器的电路和煤气表的电路区别不大,相比之下,手持器少了日历时钟PCF8583和E2PROM-AT24C02,多了ROM 6264和键盘,键盘用于设定参数,控制传输,因手持器需同时记录许多煤气表的数据,AT24C02内存(256)不够,而手持器不存在停电问题,所以选择了一个内存为8K的RAM6264,它可同时记录32个煤气表有关数据。手持器硬件电路框图如图2所示。

　　4　煤气表软件设计

　　煤气表软件包括主程序、定时器T0中断子程序、串行通讯中断子程序和I2C中断子程序。煤气表主程序主要是对温度、压力信号进行A/D转换,数据处理;根据定时器T0和计数器T1得到的涡街频率计算体积流量,再由温度、压力计算标准体积流量;根据累积标志,每36s标准体积累积流量累加1次;显示累计流量。

　　PCF8583是具有I2C总线的日历时钟芯片,经时间设定后,可随时读取时间,包括年、月、日、星期、时、分和秒。在此为了节省内存空间,我们只取月、日、时和分。每次来电,主程序初始化后,读来电时间,来电、停电时间存放于E2PROM中,存放单元指针也存放于E2PROM中,在存放来电时间前,存放地址指针加1。以后程序每运行1min,从日历时钟PCF8583读1次时间,作为停电时间存入停电时间单元,存放指针不变,若停电,无法继续读停电时间,最后记录的停电时间就是实际停电时间。来电、停电时间在E2PROM中循环记录,可记录最后28组数据。定时器T0中断子程序定时0.25 s,每4个中断(即1s)读计数器T1,得到涡街频率值。每144个中断(即36s)置一个累积标志,此标志用于标准体积流量的累积量计算。标准体积流量单位为Nm3/h,36 s(0·01h)对应的标准体积单位是0.01Nm3。每240个中断(即1min)置一个停电标志,此标志用于停电时间的读取。