【正文】 ....................................... 3 電磁流量計簡介 ....................................................... 2 穩(wěn)定性與流量關(guān)系 實驗數(shù)據(jù)分析 ........................................ 4 各種流量測量實驗數(shù)據(jù)分析 ....................................... 5 各種流量 同一裝夾下多次測量 ............................... 5 各種流量重新裝夾下測量 ................................... 5 大流量多工位測量 ......................................... 6 影響因素的分 析 ................................................. 6 第 3 章 換向機構(gòu)機械部分設(shè)計 ................................................. 8 換向機構(gòu)簡介 ........................................................ 8 機械部分的執(zhí)行元件確定 .............................................. 8 換向機構(gòu)方案確定 .................................................... 8 水管兩點布局分布 ............................................... 8 連桿推動方案 .................................................. 10 杠桿推動方案 .................................................. 11 氣缸擺動推動方案 .............................................. 13 間隙法氣缸直接推動方案 ........................................ 14 氣缸固定方案的確定 ................................................. 15 在計量桶外固定氣缸方案 ........................................ 15 在計量桶上固定氣缸方案 ........................................ 15 機械部份的計算與設(shè)計選型 ........................................... 16 水管移動速度與所需力的計算 .................................... 16 氣缸的選型 .................................................... 17 氣缸連接件的設(shè)計 .............................................. 17 螺栓強度校核 .................................................. 18 第 4 章 換向機構(gòu)電路控制部分設(shè)計 ............................................ 19 控制方案 ........................................................... 19 電子元件的選擇 ..................................................... 19 單片機的 選用 .................................................. 19 IV 電磁閥的 選用 .................................................. 20 繼電器的選用 .................................................. 21 光電耦合器 的 選用 .............................................. 21 穩(wěn)壓器 的 選用 .................................................. 21 換向機構(gòu) 電路設(shè)計部分 ............................................... 22 繼電器控制電路 ................................................ 22 脈沖采集電路 .................................................. 23 電源電路 ...................................................... 23 程序設(shè)計編寫及調(diào)試與實驗 ........................................... 24 主程序介紹及其流程框圖 ....................................... 24 鍵盤中斷程序介紹及其流程框圖 ................................. 25 脈沖采集中斷程序介紹及其流程框圖 ............................. 27 模擬程序的編寫 ............................................... 28 程序 調(diào)試與 容積 實驗 ........................................... 28 程序 調(diào)試 ................................................ 28 容積比對 實驗 ............................................ 29 總 結(jié) ...................................................................... 30 參考文獻 ................................................................... 31 謝 辭 ...................................................................... 32 附錄一： 穩(wěn)定性與流量關(guān)系 實驗數(shù) 據(jù) ........................................... 33 附錄二：控制程序 ........................................................... 40 附錄三：容積比對式實驗數(shù)據(jù) ................................................. 42 附錄 四 ： 實物照片 ........................................................... 45 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設(shè)計與制作 1 第 1 章 緒論 引言 近年來， 隨著水資源的日益匱乏，人們對于合理的使用水資源愈加 重視。 利用 電磁流量計容積比對式的水表檢定系統(tǒng) ，是建立 在機械 技術(shù)、單片機 技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)和接口技術(shù)等基礎(chǔ)上 的 綜合 技術(shù) 。隨著時代不斷進步，采用 非接觸或無磨損 流量計 替代標準水表 作為“母表”， 已經(jīng)成為一種趨勢，建立一個以 非接觸或無磨損 流量計為 “母表” 的水表檢定 系統(tǒng) 能夠很好的解決 機芯 機械磨損 帶來檢定 精度 不足的問題 。電控部分包括單片機 和 傳感 器等硬件的選擇，換向機構(gòu) 電路 部分 的設(shè)計 和 軟件設(shè)計。 研究背景 某 水表公司現(xiàn)在的檢定水表 方法 有單個水表檢定法， 每一臺水表均在大流量 Q3，分界流量 Q2，和小流量 Q1這三個流量點進行檢定，公司現(xiàn)在所采用的水表為 15mm 口徑水表，通常 規(guī)定大流量 Q3 為 ； 根據(jù)檢定規(guī)則 Q3/Q1 為 160，則小流量 Q1 為 m3/h，Q2/Q1 為 ，所以 Q2 為 。若 “母 表” 存在一個固定誤差在檢定中可以采用正負抵消，而當 “母表” 誤差 存在跳動時，則無法取得一個合理的值來進行正負抵消，這 就無法進行水表檢定。為了找出影響電磁流量計穩(wěn)定性的因素，需要進行大量實驗，同時分析因素和提出解決方案。通過實驗數(shù)據(jù)分析來發(fā)現(xiàn)其中存在的誤差、跳動，通過不同的實驗找出最佳測量方法，并發(fā)現(xiàn)存在的影響穩(wěn)定性的因素，做出判斷和改正。 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設(shè)計與制作 5 各種 流量測量 實驗 數(shù)據(jù) 分析 各種 流 量 同一 裝夾 下 多次測量 實驗 中 樣表一放置在第一工位，樣表二放置在第二工位，樣表三放置在第三工位，樣表四放置在第四工位，樣表五放置在第五工位，樣表六放置在第六工位。 從表 22 大流量一欄的實驗數(shù)據(jù)看出在誤差和跳動上和 同一 裝夾 下 多次測量實驗上相近，具體跳動為電磁流量計跳動為 ， 樣表一跳動為 ， 樣表二 跳 動為 ， 樣表三 跳動為 ， 樣表四 跳動為 ， 樣表五 跳動為 ， 樣表六 跳動為 。 所以 “母表”的誤差影響不大， 而 “母表” 的誤差跳動 較大 大將導致無法進行 水表 檢定，所以需要 將 電磁流量計的誤差跳動要控制在 以內(nèi)。氣缸 的動作受 單片機控制，在 不同的需要時完成不同動作， 帶動換向機構(gòu)實現(xiàn)水管的兩點移動 ，設(shè)計中采用單片機控制繼電器得 電和 失電 ，繼電器連接電磁閥，達到控制電磁閥 的得電和失電，從而控制 氣缸 動作 。在 布局分布 的過程中考慮到水管 入水口距離計量桶的上沿壁有 40mm 的距離，水在進入到計量桶的過程中有發(fā)散性，為保證水流入到計量桶或直接進入水池的過程中水不會流到計量桶的上沿壁上，同時又要考慮在實驗過程中入水口不能離計量桶的內(nèi)外壁太遠而造成在水管移動過程中的誤差，所以要保證水管的外壁距離計量桶的內(nèi)壁或者外壁有一個 8— 10mm 的距離，在移動中水一直在流 出 ，為了減少水管移動中的帶來的誤差，兩個位置要保證距離內(nèi)外壁的距離是相等的， 圖示采用以水管入水口 的運動軌跡與計量桶內(nèi)壁邊和外壁邊的交點做圓弧，圓弧的半徑為 23mm，在以該圓弧與水管入水口 運動軌跡 交點為水管入水口的位置，水管外徑為 26mm,即半徑為 13mm,這樣就可以保證 8— 10mm 的距離，而不會使水流到計量桶巖壁上。 如圖 33所示，在 布局分布 方案中分析到，在 布局分布 第一方案 的一側(cè)還有許多其他口徑的水管，空間不足，無法安裝下整個連桿推動機構(gòu)，故該連桿機構(gòu)只能在 布局分布 第二 方案 一 側(cè)。該方案較連桿法簡便。 圖 36 轉(zhuǎn)動副 二連接 圖 水管外表面為圓表面， 無法直接和連接轉(zhuǎn)動副， 采用一個水管連接件來連接 轉(zhuǎn)動副 。 圖 37 間隙法氣缸直接推動方案圖 采用間隙法氣缸直接推動方案機構(gòu)簡單，在機構(gòu)上只需要設(shè)計一個氣缸連接件，氣缸連接件上與水管連接的空留 有間隙，保證氣缸能正常動作，不被卡死。 在 計量桶上固定 氣缸 方案 將 氣缸 直接固定在計量桶上，這個方案 簡單 ，不會出現(xiàn)懸臂情況。 水管的體積計算公式為： ? ? 322 1 2 1 5 4 mmLrRV ??? ??管 （ 31） 水管的質(zhì)量計算公式為： kgVM ?? 管管管 ? （ 32） 管道 內(nèi)水的質(zhì)量計算公式為： kgLrM ?? ?? 水水 （ 33） 總質(zhì)量計算公式為： kgMMM ??? 水管總 （ 34） 實驗測試的水流量為 ，實驗的總水量為 100L,每秒的流量為 ，在水管的移動過程中由于水管距離計量桶內(nèi)外壁的距離是相同的，在給按鍵信號讓水管進入到計量桶上方是，水管會在計量桶外流掉一部份水，在電磁流量計達到預設(shè)流量時氣缸動作將水管推到計量桶外的過程中，有一部分水會流到桶內(nèi)。 氣缸連接件的設(shè)計 氣缸換向機構(gòu)采用的是間隙法 氣缸直接推動 方案，所需要的推動機構(gòu)為氣缸 連接件，如圖 39 所示 。在控制電磁閥動作從而帶動 氣 缸和連桿動作過程中，單片機能夠快速的采集信號并發(fā)送信號，從而實現(xiàn)高度的智能化 和達到 高精度 [910]。 P3 口是由用戶定義的 2 位 I/O口，其設(shè)置和 P0、 P1 是相同的。 圖 42 電磁閥原理圖 繼電器的選用 設(shè)計方案通 過控制電磁 閥的得電或失電來實現(xiàn)氣缸的動作，需要在特定的要求下實現(xiàn)電磁閥得電或失電，當 按鍵 控制開 關(guān)按下，電磁閥得電，在脈沖數(shù)達到要求時控制電磁閥失電，這中間控制使用到繼電器。