一種基于gprs的低功耗羅茨流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 羅茨流量計(jì)，又稱為腰輪流量計(jì)，屬于容積式流量計(jì)的一種。羅茨流量計(jì)是目前 流量?jī)x表中精度最高的一類，專門用來檢測(cè)天然氣、煤氣和其他無腐蝕性氣體，是測(cè)量這些 氣體流體流量值的最佳儀表，在氣體流體測(cè)量中占有重要的地位。羅茨流量計(jì)的工作原理 為：流體通過流量計(jì)，就會(huì)在流量計(jì)進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力差，流量計(jì)的轉(zhuǎn)子在此壓力 差作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口。在這個(gè)過程中，流體一次次地充滿流量計(jì)的 "計(jì)量空間"，然后又不斷地被送往出口，測(cè)量的流量值與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)相關(guān)，通過計(jì)算轉(zhuǎn) 動(dòng)次數(shù)就可以得到通過流量計(jì)的流量。
[0003] 國(guó)外用羅茨流量計(jì)對(duì)流量進(jìn)行精確計(jì)量。美國(guó)德萊塞公司設(shè)計(jì)了一款羅茨流量 計(jì)，這款羅茨流量計(jì)的表體各組件通過精密加工，殼體、羅茨轉(zhuǎn)子和同步齒輪之間具有良好 的嚙合，測(cè)量精度很高，但是這款流量計(jì)對(duì)氣體的物理特性敏感度卻比較低。國(guó)內(nèi)對(duì)羅茨流 量計(jì)的研宄也在逐漸加強(qiáng)，通過不斷改進(jìn)，不僅在精度上得到了提高，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了 改善。
[0004] 但是羅茨流量計(jì)仍存在一些不足的地方：如對(duì)于那些不方便讀取數(shù)據(jù)的特殊場(chǎng) 合，流量計(jì)使用就受到了限制；而將流量計(jì)的數(shù)據(jù)通過附加的裝置導(dǎo)出再進(jìn)行讀取的方式 又存在因流量計(jì)附加裝置而造成能耗較大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種方便讀取數(shù)據(jù)且 能耗低的基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)。
[0006] 本實(shí)用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所述的羅茨流量計(jì)包括單片 機(jī)、能檢測(cè)流體流量值的零功耗磁敏傳感器、能采集流經(jīng)羅茨流量計(jì)的流體壓力的壓力采 集模塊以及用于與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通訊模塊，所述的零功耗磁敏傳 感器、壓力采集模塊以及無線通訊模塊均與上述單片機(jī)電連接且單片機(jī)能接收零功耗磁敏 傳感器和壓力采集模塊分別發(fā)送的流量信號(hào)和壓力信號(hào)并在處理后輸送給上述無線通訊 豐旲塊。
[0008] 本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)通過無線通訊模塊的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通 訊，方便了各種場(chǎng)合的數(shù)據(jù)讀取。同時(shí)，采用零功耗磁敏傳感器來檢測(cè)流體流量值，采用單 片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，因零功耗磁敏傳感器根據(jù)韋根效應(yīng)工作，工作時(shí)無需外加電源， 當(dāng)外加激勵(lì)磁場(chǎng)的極性發(fā)生跳變時(shí)，傳感器便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，同時(shí)輸出信號(hào)的幅值與 磁場(chǎng)變化速度無關(guān)。本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)中的磁敏傳感器功耗為零并結(jié)合單 片機(jī)具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)，大大降低了流量計(jì)的功耗，在保證數(shù)據(jù)讀取方便的同時(shí)，降低了流 量計(jì)的功耗。
[0009] 在上述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)中，所述的羅茨流量計(jì)還包括一能 采集流體溫度的溫度采集模塊，該溫度采集模塊與上述單片機(jī)電連接并能向單片機(jī)輸送溫 度信號(hào)。
[0010] 在上述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)中，所述的零功耗磁敏傳感器與單 片機(jī)之間還依次串聯(lián)有信號(hào)濾波電路、信號(hào)放大電路和比較電路。
[0011] 在上述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)中，所述的壓力采集模塊包括壓力 傳感器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl以及二路運(yùn)算放大器，所述的壓力傳感器的輸出 端與二路運(yùn)算放大器的正輸入端相連接，所述的電阻Rl的一端接地，另一端與二路運(yùn)算放 大器的負(fù)輸入端相連接，電阻R2的一端與二路運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連接，另一端與二 路運(yùn)算放大器的輸出端相連接，電阻R3的一端與二路運(yùn)算放大器的輸出端相連接，另一端 與單片機(jī)相連接。
[0012] 在上述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)中，所述的無線通訊模塊包括相互 連接的A8500芯片及SM卡，所述的A8500芯片與上述單片機(jī)相連接。
[0013] 在上述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)中，所述的單片機(jī)為MSP430F425型 單片機(jī)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1、本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)利用零功耗磁敏傳感器對(duì)流體流量進(jìn)行測(cè) 量，由MSP430F425單片機(jī)對(duì)壓力、溫度和流量信號(hào)進(jìn)行處理，提高了測(cè)量的精確度，降低了 功耗，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
[0016] 2、本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)采用A8500芯片并能通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，彌補(bǔ)了部分羅茨流量計(jì)工作環(huán)境受限的不足，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0018] 圖2是溫度采集模塊的電路圖。
[0019] 圖3是壓力采集模塊的電路圖。
[0020] 圖4是零功耗磁敏傳感器與單片機(jī)之間的電路圖。
[0021] 圖5是無線通訊模塊的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步 的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。
[0023] 如圖1所示，本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)包括單片機(jī)、能檢測(cè)流經(jīng)羅茨流量 計(jì)的流體流量值的流量信號(hào)采集模塊、能采集流經(jīng)羅茨流量計(jì)的流體壓力的壓力采集模 塊、能采集流經(jīng)羅茨流量計(jì)的流體溫度的溫度采集模塊以及用于與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線 數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通訊模塊。流量信號(hào)采集模塊、壓力采集模塊、溫度采集模塊以及無線通訊 模塊均與單片機(jī)電連接，且單片機(jī)能接收流量信號(hào)采集模塊、壓力采集模塊和溫度采集模 塊分別發(fā)送的流量信號(hào)、壓力信號(hào)以及溫度信號(hào)并在對(duì)各個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送給無線通 訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
[0024] 在本實(shí)施例中，單片機(jī)采用MSP430F425型單片機(jī)。MSP430F425型單片機(jī)共有64 個(gè)引腳，具有1個(gè)16位的CPU，1個(gè)16位的寄存器，3個(gè)16位A/D轉(zhuǎn)換器，1個(gè)16位定時(shí) 器，還有128段集成IXD驅(qū)動(dòng)器，硬件乘法器和14個(gè)I/O引腳。單片機(jī)具有5種低功耗模 式，這使得電池在流量監(jiān)測(cè)中可以具有很長(zhǎng)的使用壽命，單片機(jī)還自帶看門狗定時(shí)器，可以 保證系統(tǒng)不跑飛，穩(wěn)定持續(xù)的運(yùn)行。
[0025] 流量信號(hào)采集模塊包括依次串聯(lián)的磁敏傳感器、信號(hào)濾波電路、信號(hào)放大電路和 比較電路，比較電路的輸出端與單片機(jī)電連接。溫度采集模塊包括溫度傳感器和電橋電路， 溫度傳感器與電橋電路對(duì)應(yīng)連接，電橋電路的輸出端與單片機(jī)電連接。壓力采集模塊包括 依次串聯(lián)的壓力傳感器、電壓放大電路和電壓濾波電路，濾波電路的輸出端與單片機(jī)電連 接。無線通訊模塊包括A8500芯片、SM卡以及供電電源，A8500芯片與單片機(jī)電連接。
[0026] 上述各個(gè)模塊的具體電路結(jié)構(gòu)如下：
[0027] 如圖2所示，溫度采集模塊包括作為溫度傳感器的鉑熱電阻Rt和電橋電路，外部 提供3V直流電源，電橋電路的輸出連接到430單片機(jī)的Al+和Al-引腳。其中。鉑熱電阻 采用PtlOOO,由于鉑熱電阻具有非線性，所以把鉑熱電阻連接到一個(gè)電橋電路進(jìn)行修正，使 之線性輸出。因?yàn)殂K熱電阻具有很好的測(cè)試精度和穩(wěn)定性，并且測(cè)溫范圍寬，所以廣泛運(yùn)用 到溫度測(cè)量中。
[0028] 已知理想氣體狀態(tài)方程表達(dá)式為：PV=nRT。
[0029] 該表達(dá)式中：n-氣體物質(zhì)的量；
[0030] R-摩爾氣體常數(shù)，其值為8. 31J/Kmol;
[0031] P、V、T一分別為氣體的壓力，體積，溫度。
[0032] 標(biāo)況下的溫度值T= 273. 15°C，壓力值P= 101. 325kPa。根據(jù)該公式可以找到 溫度與體積，壓力之間的關(guān)系，但是在實(shí)際情況中，理想氣體并不存在，當(dāng)壓力較小，氣體分 子間作用力可忽略時(shí)，認(rèn)可用上述表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)而可以得到通過電橋電路修正后的
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所述的羅茨流量計(jì)包括單片機(jī)、 能檢測(cè)流體流量值的零功耗磁敏傳感器、能采集流經(jīng)羅茨流量計(jì)的流體壓力的壓力采集模 塊以及用于與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通訊模塊，所述的零功耗磁敏傳感 器、壓力采集模塊以及無線通訊模塊均與上述單片機(jī)電連接且單片機(jī)能接收零功耗磁敏傳 感器和壓力采集模塊分別發(fā)送的流量信號(hào)和壓力信號(hào)并在處理后輸送給上述無線通訊模 塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所述的羅 茨流量計(jì)還包括一能采集流體溫度的溫度采集模塊，該溫度采集模塊與上述單片機(jī)電連接 并能向單片機(jī)輸送溫度信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所 述的零功耗磁敏傳感器與單片機(jī)之間還依次串聯(lián)有信號(hào)濾波電路、信號(hào)放大電路和比較電 路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所述 的壓力采集模塊包括壓力傳感器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl以及二路運(yùn)算放大器， 所述的壓力傳感器的輸出端與二路運(yùn)算放大器的正輸入端相連接，所述的電阻Rl的一端 接地，另一端與二路運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連接，電阻R2的一端與二路運(yùn)算放大器的負(fù) 輸入端相連接，另一端與二路運(yùn)算放大器的輸出端相連接，電阻R3的一端與二路運(yùn)算放大 器的輸出端相連接，另一端與單片機(jī)相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所述 的無線通訊模塊包括相互連接的A8500芯片及SM卡，所述的A8500芯片與上述單片機(jī)相 連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，其特征在于，所述 的單片機(jī)為MSP430F425型單片機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的羅茨流量計(jì)存在讀取數(shù)據(jù)不便和能耗高的問題。本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)，包括單片機(jī)、能檢測(cè)流體流量值的零功耗磁敏傳感器、能采集流經(jīng)羅茨流量計(jì)的流體壓力的壓力采集模塊以及用于與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通訊模塊，所述的零功耗磁敏傳感器、壓力采集模塊以及無線通訊模塊均與上述單片機(jī)電連接且單片機(jī)能接收零功耗磁敏傳感器和壓力采集模塊分別發(fā)送的流量信號(hào)和壓力信號(hào)并在處理后輸送給上述無線通訊模塊。本基于GPRS的低功耗羅茨流量計(jì)具有讀數(shù)方便和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01F15-06, G08C17-02, H04L29-06, G01F11-28
【公開號(hào)】CN204495414
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520217419
【發(fā)明人】周福根, 李福增, 林劍江, 梁超
【申請(qǐng)人】浙江松川儀表科技股份有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日