便携式微电脑油品流量检测仪的设计

　　作为油品消费的广大直接用户,在进入加油站加油的过程中能否做到所加油品多少心中有数,自带一杆价廉质优的“公平秤”,是个好办法。一来保护自己的合法权益;二来对坑蒙骗人者具有威慑作用;三来避免国家税收漏失。基于此想法,研制和开发了一种经济实用的微电脑油品流量检测仪。

　　一、主要技术指标与特点

　　检测范围:0.000L~999.9L;检测精度:3‰~5‰;显示方式:四位LCD显示;供电方式:一节9V叠积电池;数据存储时间:长期;检测方式:油品通过式(配有“过油器”);环境条件:温度-20℃~85℃,湿度<80%RH;仪器重量:约200g(不含过油器);仪器外形尺寸:70mm×125mm×25mm。

　　在以上技术指标中,对检测精度至关重要,而决定检测精度的重要因素是过油器,所以我们在过油器的设计制作上进行了重点考虑,使之既能保证仪表的正常检测精度,又要小巧玲珑适合多种多样的油箱。从现在国内大部分加油站所使用的国产电子式加油机的精度来看,它们大部分在千分之三左右,而该仪表作为检测而非计量用,其精度也就基本上满足了要求。

　　二、设计原理

　　1.硬件设计

　　仪表硬件电路框图和原理图分别如图1和图2所示。该检测仪的信号取自经仿照水表结构而改进的过油器,在过油器中装有一个遮光盘与红外光电传感器,当有油品通过时遮光盘叶轮会转动,在传感器输出端感应出脉冲电信号,在一定流量范围内,脉冲数与流量成正比(该比例系数即为流量仪的仪表常数,单位为脉冲数/升)。该信号经整形驱动,得到相应的方波脉冲送CPU进行处理。在整机电路中,CPU采用ATMEL公司的89系列产品AT89C2051,该芯片最大的特点是片内含有Flash存储器,(取代MCS-51中的ROM),并且和MCS-51兼容(AT89的片内含有51系列的8031)。LCD显示器选用ED-S805型标准段式4位液晶显示器。传感器件选用体积较小,且单光束直射取样式红外光电传感器ST150或ST151型。E2PROM选用12C总线接口的器件AT24C02,其容量为256×8位;在图中利用CPU的P30口线接串行数据线,P31接串行时钟线来实现12C总线的模拟。

　　LCD显示驱动器选用ICM7211AM,该芯片可同时输出四位数的七段激励信号,以驱动四位数的显示;四位(二进制)数据输入与两位位选输入均可以锁存;片内有基准信号发生器可产生LCD背极信号;可将四位二进制码译成代码B输出;可消除段激励与背极信号间的直流电压,以延长LCD的寿命;与微机总线兼容并且工作电流比LED可小几个数量级,所以其功耗很低。

　　由于该仪表在供电电源上要求比较严格,所以对这部分的设计原理进行较详细的介绍。在该系统中为了携带和更换电池方便以及考虑到仪表整体体积,故采用9V叠积电池。而该仪表所有电路使用+5V电源,故需要对+9V进行降压处理。为了提高变换效率,特加入MAXIM公司的降压型开关DC-DC变换器MAX666。另由于仪表的特性决定对整个系统的功耗要求极低,所以笔者在使用MAX666时充分利用了它的有关功能。该芯片主要功能有输出电压可调;稳压功能;限流保护功能;工作、停止状态可控功能和低电池电压检测与报警功能。