水量记录表的制作方法

本发明涉及机械技术领域，具体为水量记录表。

背景技术：

在临床使用过程中，经常会配置含氯消毒剂，比如说配置500mg/l的含氯消毒剂，需要放入1片500mg的消毒片和1000ml的自来水，放入自来水时，通常需要量杯测量或者在桶上划刻度线，但桶上的刻度线时间长容易脱落，而使用量杯的话对于需要大量自来水的时候太费事，影响配置的效率。鉴于此，我们提出水量记录表。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供水量记录表，以解决上述背景技术中提出的配置消毒剂时，水量不便掌控，影响配置效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

水量记录表，包括容积式流量计，所述容积式流量计的一端设置有进水管，所述容积式流量计的另一端设置有排水管，所述排水管的另一端安装有水龙头，所述水龙头外壁安装有用于控制所述水龙头出水量的普通阀，所述容积式流量计的顶部安装有测量系统，所述测量系统的顶部分别安装有显示屏和按键，所述测量系统内部包括流体监测模块和流体控制模块；

所述流体监测模块用于对经过所述容积式流量计内的流体流量进行检测并数显；

所述流体控制模块用于对经过所述容积式流量计内的流体流量进行控制。

作为优选，所述流体监测模块包括电磁流体计模块、流体信号检测模块、信号放大模块、ad转化模块、数据显示模块和数据传输模块；

所述电磁流体计模块用于作为流量传感器，并采集流体流量的信息；

所述流体信号检测模块用于检测流体流量的信息；

所述信号放大模块用于对检测到的流体流量信息进行信号放大；

所述ad转化模块用于将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量；

所述数据显示模块用于对检测到的流体流量在所述显示屏上进行数显；

所述数据传输模块用于将检测到的流体流量进行传输。

作为优选，所述流体信号检测模块包括电磁感应模块、感应电动势模块和体积流量检测模块；

所述电磁感应模块根据法拉第电磁感应定律检测流体经过时产生的电磁强度；

所述感应电动势模块用于检测电极中的感应电动势；

所述体积流量检测模块检测流体的体积流量。

作为优选，所述数据显示模块包括流体密度显示模块、流体粘度显示模块、流体运动粘度显示模块、流体热膨胀率显示模块、流体压缩系数显示模块和流体雷诺数显示模块；

所述流体密度显示模块用于对流体的密度进行检测并数显；

所述流体粘度显示模块用于对流体的粘度进行检测并数显；

所述流体运动粘度显示模块用于对流体的运动粘度进行检测并数显；

所述流体热膨胀率显示模块用于对流体的热膨胀率进行检测并数显；

所述流体压缩系数显示模块用于对流体的压缩系数进行检测并数显；

所述流体雷诺数显示模块用于对流体的雷诺数进行检测并数显。

作为优选，所述流体控制模块包括数据采集模块、单片机模块、pid系统模块、cpu、直流电机模块和阀门模块；

所述数据采集模块用于对检测流体的流量数据进行采集；

所述单片机模块用于对流体的流量数据进行统一处理；

所述pid系统模块根据偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量数据；

所述cpu用于接收所述pid系统产生的控制量数据；

所述直流电机模块用于接收所述cpu的指令对所述阀门模块进行控制；

所述阀门模块用于控制流体的排出量。

作为优选，所述pid系统模块包括离散化处理模块和偏差值计算模块；

所述离散化处理模块用于对流体的流量数据进行离散化处理；

所述偏差值计算模块用于对离散化处理后的数据进行偏差值计算。

作为优选，所述单片机模块包括键盘输入模块和显示电路模块；

所述键盘输入模块用于通过所述按键设定流体的流量；

所述显示电路模块用于对设定的流体流量在所述显示屏上进行数显。

本发明的水量记录表，在具体使用时，操作步骤如下：

s1、水量记录安装：将带有测量系统的容积式流量计两端分别接入进水管和排水管，并将进水管的一端和输水管无缝焊接，再将排水管的一端安装上水龙头，水流从进水管流向容积式流量计，经过容积式流量计的测量系统对水体流量进行测量和控制，最终从排水管排向水龙头并排出；

s2、流体流量检测：通过电磁流体计模块作为流量传感器采集流体流量的信息；通过流体信号检测模块检测流体流量的信息；通过信号放大模块对检测到的流体流量信息进行信号放大；通过ad转化模块将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量；通过数据显示模块对检测到的流体流量在显示屏上进行数显；通过数据传输模块将检测到的流体流量进行传输；

s3、流体流量控制：通过数据采集模块对检测流体的流量数据进行采集；通过单片机模块对流体的流量数据进行统一处理；通过pid系统模块根据偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量数据；通过cpu接收pid系统产生的控制量数据，并将数据传输至电机模块对阀门模块进行控制，同时通过键盘输入模块设定流体的流量，并通过显示电路模块对设定的流体流量在显示屏上进行数显。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该水量记录表，通过设置的流体监测模块，以电磁流体计模块作为流量传感器，采集流体流量的信息，并通过ad转化模块将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量，最终通过数据显示模块对检测到的流体流量在显示屏上进行数显，实现流体流量的实时监测。

2、该水量记录表，通过设置的流体控制模块，通过pid系统模块根据偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量数据，并通过电机模块对阀门模块进行控制，同时通过键盘输入模块设定流体的流量，并在显示屏上进行数显，实现流体流量的控制。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的测量系统模块图；

图3为本发明的流体监测模块图；

图4为本发明的流体信号检测模块框架图；

图5为本发明的信号放大模块图；

图6为本发明的ad转化模块芯片引脚图；

图7为本发明的流体信号检测模块图；

图8为本发明的数据显示模块图；

图9为本发明的流体控制模块图；

图10为本发明的直流电机模块电路图；

图11为本发明的pid系统模块图；

图12为本发明的单片机模块图；

图13为本发明的键盘输入模块和显示电路模块与单片机模块连接电路图。

图中：1、容积式流量计；11、测量系统；12、显示屏；13、按键；2、进水管；3、排水管；4、水龙头；5、普通阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

水量记录表，如图1和图2所示，包括容积式流量计1，容积式流量计1的一端设置有进水管2，容积式流量计1的另一端设置有排水管3，排水管3的另一端安装有水龙头4，水龙头4外壁安装有用于控制水龙头4出水量的普通阀5，容积式流量计1的顶部安装有测量系统11，测量系统11的顶部分别安装有显示屏12和按键13，测量系统11内部包括流体监测模块和流体控制模块，流体监测模块用于对经过容积式流量计1内的流体流量进行检测并数显，流体控制模块用于对经过容积式流量计1内的流体流量进行控制。

本实施例中，容积式流量计1采用杭州米科传感技术有限公司生产的型号的ldg-mik的流量计，其配套电路也可由该厂家提供，除此之外，本发明中涉及到电路和电子元器件以及模块的均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。

进一步的，进水管2和容积式流量计1相通，排水管3和容积式流量计1，使得流体从进水管2流向容积式流量计1，并从排水管3处排出。

具体的，排水管3和水龙头4相通，使得流体从排水管3排向水龙头4。

值得说明的是，普通阀5采用温州源浩流体设备科技有限公司生产的型号为yhgmf-001的普通阀，除此之外，本发明中涉及到电路和电子元器件以及模块的均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于结构和安装方法的改进。

本实施例中的水量记录表在进行安装时，将带有测量系统11的容积式流量计1两端分别接入进水管2和排水管3，并将进水管2的一端和输水管无缝焊接，再将排水管3的一端安装上水龙头4，水流从进水管2流向容积式流量计1，经过容积式流量计1的测量系统11对水体流量进行测量和控制，最终从排水管3排向水龙头4并排出。

实施例2

作为本发明的第二种实施例，为了便于对流体的流量进行检测，本发明人员设置流体检测模块，作为一种优选实施例，如图3所示，流体监测模块包括电磁流体计模块、流体信号检测模块、信号放大模块、ad转化模块、数据显示模块和数据传输模块，电磁流体计模块用于作为流量传感器，并采集流体流量的信息，流体信号检测模块用于检测流体流量的信息，信号放大模块用于对检测到的流体流量信息进行信号放大，ad转化模块用于将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量，数据显示模块用于对检测到的流体流量在显示屏12上进行数显，数据传输模块用于将检测到的流体流量进行传输。

本实施例中，流体信号检测模块由一个线图像传感器,数字信号处理器dsp及其他外围电路组成，可将线图像传感器所测得的像素点阵通过dsp的分析计算得出流量大小,通过rs232/485总线与远程计算机通讯,同时将流量大小转化为4-20ma电流信号,用于dcs控制系统，框架图如图4所示，dsp采用tms320lf2407a,tms320lf2407a是ti公司推出的16位定点dsp，该处理器采用改进型哈佛结构,cpu经过专门的硬件逻辑设计,指令的执行采用流水线方式,加上高度专业化的指令系统,使得tms320lf2407adsp具有高度的并行性和实时性，tms320lf2407a在片资源丰富,片内除有32k字的flashrom,2.5k字的ram外,还有带内置采样和保持的10位精度的模数转换器(adc),最小转换时间500ns；两个事件管理器模块(每个事件管理器都含有两个可编程定时器),串行通信接口模块(sci),串行外设接口模块(spi),can控制器模块等外设。此外,该处理器有多达41个通用双向的数字i/o引脚,用户可根据自己的需求进行软件设置。

进一步的，其余外围模块包括由输出的数字信号转换成4-20ma的i/v变换模块和用于rs232通讯的电平转换模块。

值得说明的是，信号放大模块基于opa27是一种低噪声精密集成运算放大器设置，电路如图5所示，具有共模抑制能力和电源噪声抑制能力强以及高稳定、低失调、超低噪声等特点。红外传感器输出的微弱电信号经耦合电容c(滤除直流电压)加之opa27的同相输入端经低噪声放大及滤波后输出。为达到高性能电阻应选用金属膜电阻器，电容应选用云母电容器，其放大公式如下：

其截止频率约为170hz。为防止因噪声过大而使后级psd过载这里其放大倍数增益设计为可调11—100倍。

具体的，ad转化模块基于adc0809芯片设置，adc0809芯片采用双列直插式封装，共有28条引脚，如图6所示，in0—in7为八路模拟电压输入线，用于输入被转换的模拟电压，ale为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ale线为高电平时，adda、addb和addc三条地址线上地址信号得以锁存，经译码后控制八路模拟开关工作。adda、addb和addc为地址输入线，用于选择in0—in7上哪一路模拟电压送给比较器进行a/d转换，start为“启动脉冲”输入线，该线上正脉冲由cpu送来，宽度应大于100ns，上升沿清零sar，下降沿启动adc工作。eoc为转换结束输出线，该线上高电平表示a/d转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”。2-1—2-8为数字量输出线，2-1为最高位。oe为“输出允许”线，高电平时能使2-1—2-8引脚上输出转换后的数字量，clock为时钟输入线，用于为adc0809提供逐次比较所需640khz时钟脉冲序列。vcc为+5v电源输入线，gnd为地线。vref(+)和vref(-)为参考电压输入线，用于给电阻阶梯网络供给标准电压。vref(+)常和vcc相连，vref(-)常接地。

本实施例中的水量记录表的流体检测模块在使用时，通过电磁流体计模块作为流量传感器，并采集流体流量的信息；通过流体信号检测模块用于检测流体流量的信息；通过信号放大模块对检测到的流体流量信息进行信号放大；通过ad转化模块将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量；通过数据显示模块对检测到的流体流量在显示屏12上进行数显；通过数据传输模块将检测到的流体流量进行传输。

实施例3

作为一种优选实施例，为了便于对流体信号进行检测，本发明人员设置流体信号检测模块，作为一种优选实施例，如图7所示，流体信号检测模块包括电磁感应模块、感应电动势模块和体积流量检测模块，电磁感应模块根据法拉第电磁感应定律检测流体经过时产生的电磁强度，感应电动势模块用于检测电极中的感应电动势，体积流量检测模块检测流体的体积流量。

本实施例中，电磁感应模块根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动切割磁力线时，在它的两端将产生感应电动势e，其方向由右手定则确定，大小则与磁感应强度b、切割磁力线的有效长度l、垂直于磁场方向的速度v成正比，公式如下：

e＝blsv

其中b、l、v三者之间互相垂直。

进一步的，电磁流量计中，在一段不导磁测量管两侧安装上一对电磁铁，产生一个均匀分布的磁场，磁感应强度b，则管内以v速度流动的导电性液体就相当于切割磁力线的导体，如果沿管道截面与磁场垂直方向上在外管壁两测安装一对电极，那么流体切割线的长度就是两个电极间的距离，也就是管道内径d(m)，则感应电动势模块公式如下：

e＝bdv

值得说明的是，由于体积流量qv与v有如下关系：

则

由此可见，体积流量qv与e/b成正比，而当磁感应强度b为恒定值时，在测量电极上就可以得到与流量成正比的电动势。

本实施例中的水量记录表的流体信号检测模块在使用时，通过电磁感应模块根据法拉第电磁感应定律检测流体经过时产生的电磁强度，通过感应电动势模块检测电极中的感应电动势，通过体积流量检测模块检测流体的体积流量。

实施例4

作为一种优选实施例，为了便于对流体流量数据进行显示，本发明人员设置数据显示模块，作为一种优选实施例，如图8所示，数据显示模块包括流体密度显示模块、流体粘度显示模块、流体运动粘度显示模块、流体热膨胀率显示模块、流体压缩系数显示模块和流体雷诺数显示模块，流体密度显示模块用于对流体的密度进行检测并数显，流体粘度显示模块用于对流体的粘度进行检测并数显，流体运动粘度显示模块用于对流体的运动粘度进行检测并数显，流体热膨胀率显示模块用于对流体的热膨胀率进行检测并数显，流体压缩系数显示模块用于对流体的压缩系数进行检测并数显，流体雷诺数显示模块用于对流体的雷诺数进行检测并数显。

本实施例中，流体密度显示模块公式如下：

式中：ρ为流体密度，单位为kg/m3；m为流体的质量，单位为kg；v为流体的体积，单位为m3。

进一步的，流体粘度显示模块公式如下：

式中，η为流体动力粘度，单位为pa·s；τ为单位面积上的内摩擦力；u为流体流速，单位为m/s；h为两流体层间距离，单位为m。

具体的，流体运动粘度显示模块公式如下：

此外，流体热膨胀率显示模块的公式如下：

式中，β为流体的热膨胀率，单位为1/℃；v为流体原有体积，单位为m3；△v为流体因温度变化膨胀的体积，单位为m3；△t为流体温度变化值，单位为℃。

除此之外，流体压缩系数显示模块公式如下：

式中，k为流体的压缩系数，单位为1/pa；v为压力为p时的流体体积，单位m3；△v为压力增加p时流体体积的变化量，单位为m3。

值得说明的是，流体雷诺数显示模块公式如下：

式中，v为流体的平均速度，单位m/s；l为流速的特征长度，如在圆管中取管内径值，单位为m；u为流体的运动粘度，单位m2/s。

实施例5

作为一种优选实施例，为了便于对流体流量进行控制，本发明人员设置流体控制模块，作为一种优选实施例，如图9所示，流体控制模块包括数据采集模块、单片机模块、pid系统模块、cpu、直流电机模块和阀门模块，数据采集模块用于对检测流体的流量数据进行采集，单片机模块用于对流体的流量数据进行统一处理，pid系统模块根据偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量数据，cpu用于接收pid系统产生的控制量数据，直流电机模块用于接收cpu的指令对阀门模块进行控制，阀门模块用于控制流体的排出量。

本实施例中，单片机模块基于at89s52单片机设计，at89s52是一个8位单片机，片内rom全部采用flashrom技术，与mcs-51系列完全兼容，它能以3v的超低电压工作，晶振时钟最高可达24mhz，at89s52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向i/o端口，分别记作p0、p1、p2、p3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第9引脚是复位引脚，要接一个上电手动复位电路；第40脚为电源端vcc，接+5v电源，第20引脚为接地端vss，通常在vcc和vss引脚之间接0.1μf高频滤波电容，第18、19脚之间接上一个12mhz的晶振为单片机提供时钟信号。

进一步的，直流电机模块电路如图10所示，单片机的p10引脚输出高低电平控制电机的正反转，p11输出pwm波形控制电机转速，具体为:①当p10为高电平时，三极管q3、q2导通，所以q4导通，而q2导通钳制电位为0.9v,所以不论p11是高还是低，q1、q7都不导通，即电机电流从左向右流，电机正转，②当p10为低电平，q3q2不导通，所以q4不导通。当p11为高电平时电机反转，当p11为低电平是，电机停转。

本实施例中的水量记录表的流体控制模块在使用时，通过数据采集模块对检测流体的流量数据进行采集，通过单片机模块对流体的流量数据进行统一处理，通过pid系统模块根据偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量数据，通过cpu接收pid系统产生的控制量数据，通过直流电机模块接收cpu的指令对阀门模块进行控制，通过阀门模块控制流体的排出量。

实施例6

作为本发明的第六种实施例，为了便于pid系统模块控制数据精准，本发明人员对pid系统模块作出改进，作为一种优选实施例，如图10所示，pid系统模块包括离散化处理模块和偏差值计算模块，离散化处理模块用于对流体的流量数据进行离散化处理，偏差值计算模块用于对离散化处理后的数据进行偏差值计算。

本实施例中，离散化处理模块算法流程为：以t作为采样周期，k作为采样序号，则离散采样时间kt对应着连续时间t，用求和的形式代替积分，用增量的形式代替微分，可作如下近似变换：

t≈kt(t＝0、1、2)

上式中，为了表示方便,将类似于e(kt)简化成ek等。

将上式代入原式，就可以得到离散化处理模块公式为：

式中：k为采样序号，k＝0，1，2，……；u为第k次采样时刻的计算机输出值；ek为第k次采样时刻输入的偏差值；ek-1为第k-1次采样时刻输入的偏差值；k1为积分系数，k1＝kpt/t1；kd为微分系数，kd＝kptd/t；u0为开始进行pid控制时的原始初值。

进一步的，偏差值计算模块算法如下：

实施例7

作为本发明的第七种实施例，为了通过键盘对流量进行控制，本发明人员对单片机模块作出改进，作为一种优选实施例，如图12所示，作为一种优选实施例，单片机模块包括键盘输入模块和显示电路模块，键盘输入模块用于通过按键13设定流体的流量，显示电路模块用于对设定的流体流量在显示屏12上进行数显。

本实施例中，显示电路模块采用四联排共阴极数码管进行显示，具有四位数码管，这四个数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，p3口控制数码管的点亮情况，因为单片机的i0口输出功率有限，需要使用74ls374芯片进行锁存，此外还用一个电阻r-pack8来保护led，其电路如图13所示。

本发明的水量记录表，在具体使用时，操作步骤如下：

s1、水量记录安装：将带有测量系统11的容积式流量计1两端分别接入进水管2和排水管3，并将进水管2的一端和输水管无缝焊接，再将排水管3的一端安装上水龙头4，水流从进水管2流向容积式流量计1，经过容积式流量计1的测量系统11对水体流量进行测量和控制，最终从排水管3排向水龙头4并排出；

s2、流体流量检测：通过电磁流体计模块作为流量传感器采集流体流量的信息；通过流体信号检测模块检测流体流量的信息；通过信号放大模块对检测到的流体流量信息进行信号放大；通过ad转化模块将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量；通过数据显示模块对检测到的流体流量在显示屏12上进行数显；通过数据传输模块将检测到的流体流量进行传输；

s3、流体流量控制：通过数据采集模块对检测流体的流量数据进行采集；通过单片机模块对流体的流量数据进行统一处理；通过pid系统模块根据偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量数据；通过cpu接收pid系统产生的控制量数据，并将数据传输至电机模块对阀门模块进行控制，同时通过键盘输入模块设定流体的流量，并通过显示电路模块对设定的流体流量在显示屏12上进行数显。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。