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接觸式預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗碓O(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2025-07-20 15:20本頁面
  

【正文】 或接至+IN腳,或接至-IN腳,經(jīng)中心抽頭CT腳返回地端。正負(fù)電源腳各接一個(gè)1μF的退耦電容,并盡能地靠近放大器。輸入電阻網(wǎng)絡(luò)提供了很高的輸入阻抗,并將共模輸入電壓衰減至運(yùn)算放大器的共模信號(hào)容限內(nèi)。檢測(cè)電阻將輸入的電流信號(hào)經(jīng)差分放大器放大,轉(zhuǎn)換成一個(gè)與之成正比的電壓。當(dāng)4-20mA電流輸入對(duì)應(yīng)0-5V電壓輸出時(shí),要求電路的傳輸阻抗為:VOUT/IIN=5V/16mA=(4mA時(shí)0V,20mA時(shí)5V),放大器的輸出必須有一個(gè)偏置:VOS=-4mA()=-+IN端還是接至-IN端取決與信號(hào)的極性,并經(jīng)過中心抽頭CT返回地端。增益、偏置和CMR無需調(diào)節(jié),較之由分立器件設(shè)計(jì)的印制板電路,RCV420具有更低的開發(fā)成本、制造成本和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用。10V電壓基準(zhǔn)提供了一個(gè)典型溫漂為5ppm/℃的精密10V輸出。40V。它包含一個(gè)高級(jí)運(yùn)算放大器、一個(gè)片內(nèi)精密電阻網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)精密10V電壓基準(zhǔn)。當(dāng)模擬量輸入為電流信號(hào)時(shí),就要經(jīng)過電流/電壓(I/V)轉(zhuǎn)換處理,得到適合A/D轉(zhuǎn)換器使用的電壓信號(hào)。 SWINGIRLⅡ電容式渦街流量傳感器工作原理(RCV420)變換器的設(shè)計(jì) 變換器的介紹由于SWINGWIRLⅡ電容式渦街流量傳感器輸出的是0~20mA或4~20mA的電流信號(hào),所以必須先將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。廣泛應(yīng)用于測(cè)量封閉福安道中的氣體、蒸汽和液體的流量。僅產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)電容差值所決定的差動(dòng)信號(hào),而原來的兩個(gè)基本電容值則在形成差動(dòng)電容時(shí)被抵消,其頻率和流量成正比。在某一時(shí)刻,振動(dòng)舌與支座上一個(gè)電極之間的距離縮短,而與另一個(gè)電極之間的距離增大;前置放大器電容檢測(cè)電路分別向兩個(gè)電容充電,而振動(dòng)體與支座相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的電容變化發(fā)應(yīng)為電流大小的變化,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換。另一方面,流體漩渦壓力脈沖不會(huì)使電極支座發(fā)生任何偏移。 本設(shè)計(jì)采用的是SWINGIRLⅡ電容式渦街流量傳感器?! ?)儀表選型和使用問題,用戶給定工藝參數(shù)不準(zhǔn)確,使得選型不當(dāng);安裝地點(diǎn)選擇有問題,安裝不符合規(guī)定要求?! ?)產(chǎn)品質(zhì)量問題,設(shè)計(jì)原理或設(shè)計(jì)方案有嚴(yán)重缺陷,產(chǎn)品材料、工藝質(zhì)量不良。因此一臺(tái)VSF不經(jīng)硬件或軟件修改,改變使用介質(zhì)或改變儀表口徑是不可行的。因此信號(hào)強(qiáng)度差別亦很大,液、氣放大器電路的增益,觸發(fā)靈敏度等皆不一樣,壓電電荷差別大, 電荷放大器的參數(shù)也不同。介質(zhì)改變,電路參數(shù)亦應(yīng)隨之改變。但是應(yīng)該看到由于液、氣的流速范圍差別很大,因此頻率范圍亦差別很大。VSF的正常流量最好在正常測(cè)量范圍的1/2~2/3處?! 》秶葘捠荲SF的特點(diǎn),但重要的是下限流量為多少。2%R,%~%。2%R,對(duì)于氣體在177。6. VSF的精確度  VSF的精確度對(duì)于液體大致在177。m2/s?! ?.液體:常溫水,t=20℃,ρ=,υ=106m2/s?! ×髁繙y(cè)量范圍的確定還應(yīng)檢查是否處于儀表的最佳工作范圍(即上限流量的1/2~2/3處)?! ∪簦╭Vmin)υ≥(qVmin)ρ,可測(cè)流量范圍為(qVmin)ρ~qVmax,線性范圍為(qVmin)υ~qVmax;  △p最大流量時(shí)傳感器的壓力損失,Pa,          △p=CD(ρU2/2),CD≈2 (11)  U管道平均流速,m/s;它應(yīng)該滿足 兩個(gè)條件:最小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)(ReC=2104)和對(duì)于應(yīng)力式傳感器在下限流量 時(shí)旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值(旋渦強(qiáng)度與升力ρU2成比例關(guān)系),對(duì)于液體 還應(yīng)檢查最小工作壓力是否高于工作溫度下的飽和蒸氣壓,即是否會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象?! ∠旅嫘枰x擇傳感器口徑。              qv工作狀態(tài)下介質(zhì)的密度ρ和體積流量qv          ρ=ρn(pTnZn/ pnTZ)               ?。?)式中  ρ,ρn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的介質(zhì)密度,kg/m3; 其余符號(hào)同上。 傳感器的輸出信號(hào)是與工作狀態(tài)的體積流量成正比的,因此如已知?dú)怏w流量是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量或質(zhì)量流量時(shí),應(yīng)把它換算成工作狀態(tài)下的體積流量qv              qv=qn(pnTZ/pTnZn) m3/h          (5)式中 qv,qn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量,m3/h; 電容式檢測(cè)元件   P,Pn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)壓力,Pa;   T,Tn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度,K;   Z,Zn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)。首先必須明確以下工作參數(shù)。5. 傳感器的口徑選擇傳感器的儀表口徑及規(guī)格選擇很重要,它類似于差壓流量計(jì)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算,要遵循一些原則進(jìn)行選擇。DN300以下。力敏檢測(cè)法VSF對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)較敏感,不宜用于強(qiáng)振動(dòng)場(chǎng)所。4. 局限性VSF不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量(ReD≥2104),故在高粘度、低流速、小口徑情況下應(yīng)用受到限制。試驗(yàn)證明,當(dāng)溫度升高至400oC時(shí)無論電容值變化或漏電流增大都未影響儀表的基本性能。試驗(yàn)證明,其耐振性能超過1g。這就是電容檢測(cè)元件耐振性能好的原因。當(dāng)旋渦產(chǎn)生時(shí),在兩側(cè)形成微小的壓差,使振動(dòng)體繞支點(diǎn)產(chǎn)生微小變形,從而導(dǎo)致一個(gè)電容間隙減少(電容量增大),另一個(gè)電容間隙增大(電容量下降),通過差分電路檢測(cè)電容差值。b/d=1~。 三角柱旋渦發(fā)生體d/D=~。 渦街流量計(jì)(a)單旋渦發(fā)生體圖中D為儀表口徑。單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱,其他形狀皆為這些基本形的變形。4) 形狀和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于加工和幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,以及各種檢測(cè)元件的安裝和組合;5) 材質(zhì)應(yīng)滿足流體性質(zhì)的要求,耐腐蝕,耐磨蝕,耐溫度變化;6) 固有頻率在渦街信號(hào)的頻帶外。(1)旋渦發(fā)生體旋渦發(fā)生體是檢測(cè)器的主要部件,它與儀表的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度等)和阻力特性(壓力損失)密切相關(guān),對(duì)它的要求如下。傳感器包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測(cè)元件、儀表表體等;轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量,這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度,流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。Pn,P分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對(duì)壓力,Pa; Tn,T分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,K;  Zn,Z分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。由圖可見,在ReD=2104~7106范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。全系列、規(guī)格齊全的產(chǎn)品,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化工作亦很重視,流量計(jì)存在一些問題是發(fā)展中的正?,F(xiàn)象 工作原理、結(jié)構(gòu)及選擇計(jì)算工作條件的偏離到底會(huì)帶來多大的附加誤差至今在標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠資料中尚不明確。至于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)更是需要通過長(zhǎng)期應(yīng)用才能積累。應(yīng)該看到,VSF尚屬發(fā)展中的流量計(jì),無論其理論基礎(chǔ)或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)尚較差。70、80年代渦街流量計(jì)發(fā)展異常迅速,開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測(cè)法的渦街流量計(jì),并大量生產(chǎn)投放市場(chǎng),像這樣在短短幾年時(shí)間內(nèi)就達(dá)到從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到批量生產(chǎn)過程的流量計(jì)還絕無僅有。渦街流體振動(dòng)現(xiàn)象用于測(cè)量研究始于20世紀(jì)50年代,如風(fēng)速計(jì)和船速計(jì)等。    早在1878年斯特勞哈爾(Strouhal)就發(fā)表了關(guān)于流體振動(dòng)頻率與流速關(guān)系的文章,斯特勞哈爾數(shù)就是表示旋渦頻率與阻流體特征尺寸,流速關(guān)系的相似準(zhǔn)則。   本文僅介紹渦街流量汁(以下簡(jiǎn)稱VSF或流量計(jì))。流體振動(dòng)流量計(jì)具有以下一些特點(diǎn):1)輸出為脈沖頻率,其頻率與被測(cè)流體的實(shí)際體積流量成正比,它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;2)測(cè)量范圍寬,一般范圍度可達(dá)10:1以上;3)精確度為中上水平;4)無可動(dòng)部件,可靠性高;5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固,安裝方便,維護(hù)費(fèi)較低; 傳感器的功能及其技術(shù)參數(shù) 在特定的流動(dòng)條件下,一部分流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為流體振動(dòng),其振動(dòng)頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系,依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱為流體振動(dòng)流量計(jì)。其特點(diǎn)是顯示內(nèi)容豐富(可顯示漢字),功耗小,可靠性高,電路簡(jiǎn)單。適用范圍廣,壓力損失小,長(zhǎng)期穩(wěn)定性好,工作壽命長(zhǎng)。4. 傳感器 本設(shè)計(jì)的傳感器選用SWINGIRLⅡ電容式渦街流量傳感器。當(dāng)IC卡插入讀/寫器時(shí),首先讀入的是卡中的密碼,以此判斷IC卡的合法性。它具有啟動(dòng)氣壓低及關(guān)閉可靠等優(yōu)點(diǎn)。 本文采用的是新型雙穩(wěn)態(tài)電磁閥MP15A5V,電源電壓低。 h) 讀寫IC卡功能:應(yīng)能正確無誤的讀寫IC卡。電池欠壓報(bào)警:電池的電壓低于報(bào)警值時(shí),蜂鳴器報(bào)警和液晶顯示報(bào)警。g) 報(bào)警功能:氣量不足報(bào)警:燃?xì)獗硎S嗔康陀趫?bào)警設(shè)定值時(shí),有蜂鳴器報(bào)警和液晶顯示報(bào)警。即當(dāng)電源電壓下降到某一值時(shí),系統(tǒng)應(yīng)能識(shí)別,并提示用戶更換電池,系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉閥門。d) 掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能:在外置電源突然停止供電的情況下要保證將一些重要數(shù)據(jù)完整無誤的保存下來,以便系統(tǒng)復(fù)位后,能重新調(diào)入重要數(shù)據(jù)。c) 燃?xì)獗眍A(yù)付費(fèi)及用氣控制功能:當(dāng)表內(nèi)剩余氣量低于預(yù)設(shè)值時(shí),控制器液晶顯示購氣、蜂鳴器鳴叫提示,當(dāng)剩余氣量為零時(shí)自動(dòng)關(guān)閥、切斷氣源。b) 正確計(jì)量功能:系統(tǒng)的最終目標(biāo)是計(jì)量準(zhǔn)確。 本設(shè)計(jì)具有燃?xì)饬髁康睦鄯e,燃?xì)饪捎脭?shù)的遞減;LCD顯示燃?xì)饫鄯e數(shù),燃?xì)饪捎脭?shù)以及卡中的購氣數(shù);“欠量”,“過流”,“異常”等情況下有報(bào)警竟聲音等功能。當(dāng)剩余氣量為零時(shí),控制閥再次關(guān)閉,用戶只有將存儲(chǔ)一定購氣量的卡插入后才能打開閥門。當(dāng)剩余氣量為某一設(shè)定值時(shí),燃?xì)獗磉M(jìn)入報(bào)警狀態(tài),并關(guān)閉電磁閥,切斷氣路以便提醒用戶購氣。 接觸式預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗淼脑? 當(dāng)用戶將購買到得含有一定購氣量的IC卡插入表內(nèi)時(shí),電磁閥在單片機(jī)控制下打開氣路閥門。 系統(tǒng)總體控制原理圖 本文設(shè)計(jì)的是對(duì)智能IC卡燃?xì)獗砹髁康目刂?,這個(gè)控制是這樣一個(gè)反饋調(diào)節(jié)過程:比較實(shí)際流量和需要控制的流量得到偏差,通過對(duì)偏差的處理獲得控制信號(hào),再去調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制。用戶用氣時(shí)將卡插入燃?xì)獗碇?卡中氣量自動(dòng)輸入燃?xì)獗聿⒃贗C卡中消除氣量,供氣閥門打開。 接觸式預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗淼目傮w設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)總體的控制過程 智能IC卡燃?xì)獗硐到y(tǒng)主要由單片機(jī),IC卡、電磁閥、傳感器、I/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器、報(bào)警器等組成。 方案二:利用DCS控制系統(tǒng)可靠性高,靈活性強(qiáng),易于維護(hù),功能齊全,但由于價(jià)格昂貴,考慮到經(jīng)濟(jì)性,本次設(shè)計(jì)中不選用這種控制方法。針對(duì)我們?nèi)細(xì)庑袠I(yè),IC卡燃?xì)獗淼膽?yīng)用時(shí)間還很短暫,我們要不斷的進(jìn)行探索,對(duì)目前存在的問題和以后應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和研究,堅(jiān)定不移地支持IC卡新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用推廣工作。 近些年,各燃?xì)馄髽I(yè)不斷加大資金投入進(jìn)行技術(shù)研發(fā),使得IC卡燃?xì)獗淼募夹g(shù)和質(zhì)量得到了很大的提高,并且獲得燃?xì)夤竞陀脩舻恼J(rèn)可,IC卡燃?xì)獗硪驳玫搅藦V泛的使用。隨著我國“金卡工程”的大力開展,IC卡在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛,但是存在的問題也逐漸顯露,其中很重要的一點(diǎn)就是彼此之間互不通用,使得持卡人有諸多不便,也造成了大量的資源浪費(fèi),因此,“一卡多用”是以后的發(fā)展趨勢(shì),最終可實(shí)現(xiàn)資源共享,互通互聯(lián)。目前,我國的IC卡應(yīng)用已不僅僅是銀行業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的通信功能,它也與其它產(chǎn)業(yè)聯(lián)袂發(fā)展。目前在金融、交通、醫(yī)療、身份證明等多個(gè)行業(yè)己廣泛應(yīng)用IC卡,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金支付和存兌的電子化、公用事業(yè)預(yù)付費(fèi)等功能。我國政府提出的以“金卡工程”為代表的信息化應(yīng)用工程,加速了我國向全球經(jīng)濟(jì)一體化邁進(jìn)的步伐。另外,韓國、新加坡、日本和美國等其他一些國家IC卡應(yīng)用也發(fā)展快速,并應(yīng)用日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。目前,國際上IC卡的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從1992年到2000年。IC卡分為僅能存儲(chǔ)信息的被動(dòng)式存儲(chǔ)卡和既能存儲(chǔ)信息又能處理信息的主動(dòng)式智能卡兩大類,具有存儲(chǔ)容量大、體積小、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)。IC卡是一種集成電路卡,是英文Integrated Circuit(集成電路)卡的縮寫。近幾年日本等國家又發(fā)展了通過電話線采集用戶消費(fèi)量,銀行結(jié)算的方式,與歐美等國家相比技術(shù)上有一定的優(yōu)勢(shì),具有遙讀和遙控雙向功能,且方便、準(zhǔn)確。目前,許多發(fā)達(dá)國家是在采用遙讀方式讀取用戶用氣量后,到銀行通過帳戶進(jìn)行結(jié)算,徹底解決查表收費(fèi)問題。現(xiàn)行收費(fèi)大多人工計(jì)費(fèi),手工結(jié)算,效率低,誤差大,已不適應(yīng)企業(yè)管理現(xiàn)代化的要求。(4)查表收費(fèi)人員工作條件差,效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大。如日供氣100萬m3能力下,收費(fèi)率提高一個(gè)百分點(diǎn),每年就可征收365萬立方米的燃?xì)赓M(fèi)。(3)費(fèi)用流失不好控制。(2)生產(chǎn)企業(yè)管理費(fèi)用過高。人員流動(dòng)性大,查表收費(fèi)只能在早、晚居民休息時(shí)間,特別是夏季入戶查表,給用戶帶來極大不便。隨著人們住宅條件的不斷改善,使用燃?xì)庖殉蔀樾陆ㄗ≌谋貍湓O(shè)施,以往的查表收費(fèi)方式存在的弊端越來越突出,主要表現(xiàn)為:(1)入戶困難。自從有了燃?xì)庥?jì)量?jī)x表以來,國內(nèi)外多年來一直是采取極為原始的查表收費(fèi)的模式,即由查表員入戶查表計(jì)費(fèi),然后再由收費(fèi)員入戶收費(fèi)或?qū)嗡偷接脩敉ㄟ^銀行進(jìn)行結(jié)算。因此,智能IC卡燃?xì)獗砭哂袕V闊的發(fā)展前景。與傳統(tǒng)的容積式燃?xì)獗硐啾容^,它更具備了記數(shù)準(zhǔn)確、自動(dòng)進(jìn)行閥門處理、識(shí)別非法操作并進(jìn)行處理、電源欠壓及掉電處理以及數(shù)據(jù)顯示與聲音提示報(bào)警等功能。 IC卡燃?xì)獗硎墙畮啄臧l(fā)展起來的新型燃?xì)獗?,目前市?chǎng)上已有相關(guān)產(chǎn)品,全國已有近數(shù)十家生產(chǎn)、研發(fā)企業(yè)。另外居民交費(fèi)不方便,收費(fèi)也不易管理,并且效率低,特別是對(duì)欠費(fèi)者難以限制。 隨著信息化的到來,城市管道燃?xì)庥?jì)量?jī)x表的發(fā)展相對(duì)落后,大部分地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)的容積式燃?xì)獗?,它只能顯示用戶累計(jì)用氣量,燃?xì)夤芾聿块T需要派抄表人員按月到每家用戶進(jìn)行抄表,然后再計(jì)費(fèi)、收費(fèi)。近年來,隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,IC卡技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的產(chǎn)品市場(chǎng)成為近幾年來我國信息產(chǎn)業(yè)的一大熱點(diǎn)。據(jù)
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