1 工作原理
渦輪流量計(jì)是將渦輪傳感器產(chǎn)生的與原油流量成正比的脈動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成流量值,即將傳感器單位時(shí)間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)流量和總流量,并顯示出來(lái)
。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前瞬時(shí)流量、當(dāng)前累加總流量、當(dāng)前時(shí)間,并具有在線參數(shù)設(shè)置功能。同時(shí)可將流量、時(shí)間等信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號(hào),以便于信號(hào)遠(yuǎn)傳[1]。系統(tǒng)采用LCD顯示及低功耗工作方式,整個(gè)電路除通信模塊外,其它部分均可在2.7~3V電壓下工作。在野外無(wú)電源場(chǎng)合下可采用2節(jié)1.5V干電池供電,完成流量檢測(cè)和顯示功能。單片機(jī)選用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F873。PIC系列8位單片機(jī)采用精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)(RISCCPU),僅有35條單字指令,可以應(yīng)用在數(shù)字化儀器儀表、自動(dòng)測(cè)試和控制、智能化家用電器等領(lǐng)域[2]2 主要功能
系統(tǒng)硬件電路(如圖1所示)包括渦輪傳感器輸出信號(hào)整形放大電路、鍵盤接口電路、液晶顯示電路
、D/A和V/I轉(zhuǎn)換電路。各部分電路主要功能介紹如下:(1)由渦輪傳感器輸出的脈沖信號(hào),其幅值
、波形都是不規(guī)則的,在進(jìn)入顯示儀表后,先需整形成為有規(guī)則的具有一定幅值的矩形電脈沖信號(hào),整形放大電路正是實(shí)現(xiàn)了這一功能[5]。矩形脈沖信號(hào)送入單片機(jī)的引腳TOCK1,經(jīng)片內(nèi)定時(shí)器TIM2ER0對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),并計(jì)算出瞬時(shí)流量、當(dāng)前累加總流量。PIC16F873采用32.768kHz的標(biāo)準(zhǔn)晶振,利用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、預(yù)分頻器,可得到一個(gè)的時(shí)鐘源。(2)設(shè)計(jì)了一個(gè)6位LCD顯示器用于顯示儀表系數(shù)
、時(shí)間、瞬時(shí)流量、累積流量等。PIC16F873的RA口輸出顯示數(shù)據(jù)的BCD碼,經(jīng)BCD譯碼器譯碼后送LCD的段碼端,RB2~RB7分別控制6位LCD的位選通,以實(shí)現(xiàn)顯示功能。(3)鍵盤接口電路采用查詢方式工作
。電路中共有4個(gè)按鍵,其中有2個(gè)鍵定義為“加一鍵”和“減一鍵”,用于參數(shù)修訂;另外2個(gè)鍵分別為編程鍵、選項(xiàng)鍵,按下編程鍵后,進(jìn)入編程狀態(tài),用戶輸入平均儀表系數(shù)。選項(xiàng)鍵用來(lái)確定顯示哪種流量方式(如瞬時(shí)流量、累積流量等)(4)瞬時(shí)流量、累積流量被計(jì)算出后
(5)系統(tǒng)選用AD694作為V/I轉(zhuǎn)換器,AD694是一種4~20mA電壓/電流轉(zhuǎn)換器
,它的特點(diǎn)是不接或只接很少的外部元件就能達(dá)到0.02%的非線性度,精度高,且抗干擾性強(qiáng),可廣泛應(yīng)用于壓力、流量、溫度等信號(hào)的參數(shù)傳遞和對(duì)閥、調(diào)節(jié)器以及過(guò)程控制中一些常用設(shè)備的控制。它可與MAX504直接配合使用,將其輸出的0~2V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA電流信號(hào),以進(jìn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳。(6)系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由主程序模塊
、鍵盤處理模塊、定時(shí)器處理模塊、流量計(jì)算存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊及串行通信模塊組成