【正文】 系統(tǒng)的流量檢測 關(guān)鍵詞： 渦輪氣體流量傳感器 AT89C51 芯片 RS485 通訊接口 ABSTRACT Measurement is the eyes of industrial production. Flow measurement is the measurement of science and technology, it is part of the national economy and have a close relationship.. Especially in today39。該流量計具有測量精度高，能耗低 ，穩(wěn)定性好，測量范圍廣，維修方便等優(yōu)勢。流量計量是計量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟(jì)有著密切的關(guān)系。尤其在當(dāng)今能源危機(jī)，工業(yè)生產(chǎn)自動化越來越高，能源使用浪費現(xiàn)象嚴(yán)重的時代情況下?？刂破髦餍酒?AT89C51 具有低功耗，驅(qū)動能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好等特點。s energy crisis, industrial production and high automation, energy use serious waste of time situation.. Flowmeter have an increasingly important position, gets more and more attention. .In today39。 流量計量是計量科學(xué)的重要組成部分之一，凡涉及到有流動介質(zhì)的工藝過程，無論是氣體，液體，還是固體粉料，都有一個流量的檢測與控制環(huán)節(jié)。同時，隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化、管道化的發(fā)展，流量儀表在整個儀表生產(chǎn)中所占的比重也越來越大，目前已廣泛應(yīng)用于生物、石油、化工、冶金、電力、醫(yī)藥、食品、能源管理、航空航天、機(jī)械制造等行業(yè)的流量積算和定量控制。 伯努利以伯努利方程為基礎(chǔ)，利用差壓法測量水流量；后來意大利人文丘里研究用文丘里管測量流量，并于 1791 年發(fā)表了研究結(jié)果； 1886 年，美國人赫謝爾用文丘里管制成測量水流量的實用裝置。 ） 渦街流量計 2 1911～ 1912 年，美籍匈牙利人卡門提出卡門渦街的新理論； 30 年代 ,又出現(xiàn)了探討用聲波測量液體和氣體的流速的方法，但到第二次世界大戰(zhàn)為止未獲很大進(jìn)展，直到 1955 年才有應(yīng)用聲循環(huán)法的馬克森流量計，用于測量航空燃料的流量。此外，具有寬測量范圍和無活動檢測部件的實用卡門渦街流量計也在 70 年代問世。至今為止 ,可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá) 60 種之多。按測量目的又可分為總量測量和流量測量 ,其儀表分別稱作總量表和流量計 [2]。 按照目前最流行、最廣泛的分類法 ,可 分為 :容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質(zhì)量流量計和插入式流量計、探針式流量計， 我們就通過這種分類方法， 來分別闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)展情況。 (3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn) ,便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。 (4)壓損大 (指孔板、噴嘴等 )。 (3)壓力損失較低。 (2)安裝管道條件對計量精度沒有影響 。 缺點 : (1)結(jié)果復(fù)雜 ,體積龐大 。 ） 渦街流量計 4 渦輪流量計 渦輪流量計 ,是速度式流量計中的主要種類 ,它采用多葉片的轉(zhuǎn)子 (渦輪 )感受流體平均流速 ,從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。 (4)范圍度寬 。 優(yōu)點 : (1)測量通道是段光滑直管 ,不會阻塞 ,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體 ,如紙漿、泥漿、污水等 (2) 流量范圍大 ， 口徑范圍寬 ； (3) 不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失 ， 節(jié)能效果好 ； (4) 所測得體積流量實際上不受流體粘度、密度、壓力、溫度和電導(dǎo)率變化的明顯影響 ； (5)可應(yīng)用腐蝕性流體。 超聲流量計 優(yōu)點： (1)可做非接觸式測量； (2)為無流動阻撓測量，無壓力損失； (3)可測量非導(dǎo)電性液體，對無阻撓測量的電磁流量計是一種補(bǔ)充。 研究內(nèi)容與目的前景 本課題主要研究基于 AT89C51 芯片的流量計，主要通過 流量傳感變送模塊，主控 CPU 智能模塊， LED 數(shù)碼管顯示模塊和上位機(jī)通訊模塊四個模塊實現(xiàn)氣體流量數(shù)據(jù)的脈沖信號產(chǎn)生，脈沖信號采集，信號的處理，和基于 RS485 通訊接口的數(shù)據(jù)傳輸，從而最終達(dá)到流量數(shù)據(jù)在顯示單元的顯示的目 的。此時葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周周期性變化，因而在檢出線圈兩端感應(yīng)出與流量成正比的電脈沖信號，經(jīng)前置 放大后送至后續(xù)電路。盡管渦輪流量計的設(shè)計尺寸相同， 但實際加工出來的渦輪幾何參數(shù)卻不會完全一樣，因而每臺渦輪傳感器的儀表常數(shù) K 也不完全一樣，它通常是制造廠在常溫下用潔凈的水標(biāo)定出來的 根據(jù)設(shè)計要求，可以將流量測量儀的硬件系統(tǒng)分解為四大模塊，即流量傳感變送模塊、主控 CPU智能模塊、 LED 數(shù)碼管顯示模塊和上位機(jī)通信模塊 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 21所示。 （ 2） 渦輪 亦稱葉輪， 一般由高導(dǎo)磁材料制成（如 2Cr13或 Cr17Ni2等），是傳感器的檢測部件，它的作用是把流體動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。傳感器失效通常是由軸與軸承引 起的，因此它的結(jié)構(gòu)與材料的選用以及維護(hù)是重要問題 . （ 4） 信號檢測傳感器，信號檢測傳感器主要由高頻信號傳感器，壓力傳感器等構(gòu)成，并且附帶信號的發(fā)達(dá)器 ，國內(nèi)常用信號檢測放大器一般采用變磁阻式，它由永久磁鋼、導(dǎo)磁棒 (鐵芯 )、線圈等組成。 ） 渦街流量計 9 第三章 流量計硬件電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，以及可行性分析，該流量計硬件部分主要可分為四個基本模塊進(jìn)行設(shè)計。 轉(zhuǎn)速的測量可以采用多種轉(zhuǎn)速傳感器來實現(xiàn)。因此，當(dāng)信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動使得磁通量發(fā)生改變時，霍爾元件輸出變化的電信號。由于安裝位置太近，容易與齒輪碰撞造成傳感器損壞。 片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 FLASH存儲單元。4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 32 可編程 I/O 線 低功耗的閑置和掉電模式 當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。 RST：復(fù)位輸入。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用 。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電 源（ VPP）。其中按下加減鍵可以調(diào)整參數(shù)加一和減一，按下設(shè)置鍵可以改變對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置同時可以進(jìn)行移位操作，當(dāng)設(shè)置完畢以后按確 認(rèn)鍵即可完成。 在鍵盤的設(shè)計過程中，還要考慮一些細(xì)節(jié)。 通信模塊 為了達(dá)到理想的設(shè)計結(jié)果我們采用傳輸距離長，傳輸速度快的 RS485 通訊接口協(xié)議來實現(xiàn)流量計的數(shù)據(jù)傳輸。200MV ? 7V 至 +12V 總線共模范圍 ? 最大輸入電流： (12VIN/7VIN) ? 最大總線負(fù)載 :32 個單位負(fù)載 (UL) ? 最大傳輸速率 :10MBPS ? 最大電纜長度 :4000 英尺 串行通信協(xié)議介紹 串行通信是指 一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式。 串行通 信 的特點是：數(shù)據(jù)位傳送按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低但 傳 送速度慢。 串行通訊又分為異步