电远传转子流量计的制作方法

1.本实用新型属于仪器、仪表、计量、测量技术领域，尤其涉及一种电远传转子流量计,具体为电远传转子流量计的高精度计量技术范畴。


背景技术：

2.当前转子流量计的种类和型号比较多，但普遍存在计量精度不高，回程偏差较大的现象，因此对当前流量计的技术改进就成为本领域技术人员研究不断研发的新课题。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种电远传转子流量计。其目的是为了提供一种结构简单，设计合格里，能够实现计量精度高，回程偏差较小，且稳定性及实时性好的一种流量计的发明目的。
4.本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：
5.电远传转子流量计，包括变送器、管路和磁浮子，所述管路为流量计，在管路外安装有变送器，在管路中安装有磁浮子；在管路上还连接有传感器套，在传感器套中连接有电路板，在电路板中连接有霍尔元件；电路板与所述变送器相连接。
6.所述传感器套为
ø
20的不锈钢传感器套。
7.所述传感器套的底部为封头结构，传感器套的顶部为螺纹结构；所述变送器通过螺纹连接到传感器套的顶部；在传感器套的顶部和底部均由喉箍紧固连接在管路的侧面。
8.所述传感器套的直径为20mm，电路板的宽度为19mm,电路板直接放入传感器套中；电路板中焊接的霍尔元件的面为面对管路放入。
9.所述霍尔元件为线性霍尔元件，即传感器。
10.所述霍尔元件至少设有一个以上，每个所述霍尔元件的间距在10～30mm之间。
11.所述管路的底部连接浮子涨卡环，磁浮子置于浮子涨卡环上。
12.所述电远传转子流量计的电路包括采样模块、输出模块、外设模块和主模块，其中所述采样模块、输出模块和外设模块分别与主模块相连接。
13.所述采样模块包括：由电阻r、霍尔元件传感器及模拟开关u组成；具体将电阻rn1的一端连接到第一电源芯片ic6的输出端，电阻rn1的另一端连接霍尔元件传感器的一个输入端，霍尔元件传感器的另一端连接到地；电阻rn2的一端连接第一电源ic6的输出端，电阻rn2的另一端连接霍尔元件传感器的输出端，从而组成采样单元；由八个采样单元分别和模拟开关u的输入端连接后组成的电路叫做采样组；所述霍尔元件的数量为8的整数倍，n个采样组的模拟开关u的选通端即a、b、c端并联到一起后连接到主模块中的微处理器ic1的三个输出、输入双向管脚pa、pb、pc上，n个采样组的n个片选管脚pe1到pen连接到主模块微处理器ic1的双向管脚pe1
‑
pen上组成采样模块；
14.所述输出模块包括：rs485芯片ic2、d/a芯片ic3及4
‑
20ma芯片ic4组成，所述rs485芯片ic2的输入端ptxd、p37、prxd分别连接到主模块的微处理器ic1对应的端口ptxd、p37、
prxd上，rs485芯片ic2的输出端p+、p
‑
连接到用户的rs485设备的端口上；匹配电阻r4一端连接到rs485输出端的p+上，另一端连接到rs485的p
‑
上；数模转换d/a芯片ic3的输入端p21、p22连接到主模块的微处理器ic1的对应管脚p21、p22上，d/a芯片ic3的输出管脚连接到4
‑
20ma芯片ic4的输入管脚上；4
‑
20ma芯片ic4的输出管脚a+、a
‑
连接到用户的设备上，该输出为二线制输出；
15.所述外设模块包括e2prom芯片ic5、第一电源芯片ic6及第二电源芯片ic7组成；其中，e2prom芯片ic5管脚p24、p25通过两只上拉电阻r5、r6连接到主模块的微处理器ic1的对应管脚p24、p25上；所述第一电源芯片ic6的输入端接外部提供的直流24v电源，第一电源芯片ic6的输出端连接到所有需要+5v供电的元件上；第二电源芯片ic7的输入端接外部提供的直流24v电源上，第二电源芯片ic7的输出端连接到主模块的微处理器ic1的电源管脚上。
16.所述采样模块选用八选一的模拟开关u，每片模拟开关u的选择管脚pa,pb,pc都连在一起的，通过微处理器ic1或cpu把每片的模拟开关u的编码对应磁浮子的位置值。
17.本实用新型具有以下有益效果及优点：
18.本实用新型具有结构简单，设计合格里，计算精度高，稳定性好，实时性好的优点。改善了回程误差，可以将模拟信号4
‑
20ma传送到异地处理，还可以将数字信号rs485传送到异地处理。本实用新型还具有成本低廉，适应性强的特点，使得检修、维护更便捷。
19.由于本实用新型具备了精度高、改善了回程误差、稳定性好、成本低、维护方便等特点，使得本产品得到了更广泛的应用场合，并具备很广的使用空间和发展前景。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为本实用新型结构示意图；
22.图2为本实用新型计算说明图；
23.图3为图2中霍尔元件和磁体的结构说明图；
24.图4为本实用新型另一计算说明图；
25.图5为图4中霍尔元件和磁体的结构说明图；
26.图6为本实用新型电路连接示意图。
27.附图标记与部件名称之间的对应关系为：
28.变送器1，管路2，磁浮子3，传感器套4，电路板5，霍尔元件6，磁体7，电阻r，按键k，浮子涨卡环8，喉箍9，模拟开关u，微处理器ic1，rs485芯片ic2，d/a芯片ic3，4
‑
20ma芯片ic4，e2prom芯片ic5，第一电源芯片ic6,第二电源芯片ic7。
具体实施方式
29.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并
不受下面公开的具体实施例的限制。
31.下面参照图1
‑
图6描述本实用新型一些实施例的技术方案。
32.实施例1
33.本实用新型一种电远传转子流量计，如图1所示，图1为本实用新型结构示意图。
34.本实用新型将原有流量计的单点测量改进为多点测量，新增加了
ø
20的不锈钢传感器套4，并在传感器套4中的电路板5上焊接有多只霍尔元件6。
35.本实用新型包括变送器1，管路2，磁浮子3，传感器套4等，其中所述管路2为流量计，在管路2中安装有磁浮子3，在管路2的侧面装有传感器套4，在传感器套4中安装有电路板5，在电路板5中焊接有多只霍尔元件6，在管路2外装有变送器1并将电路板5通过连线与变送器1连接。
36.所述霍尔元件6为线性霍尔元件，即传感器。
37.在管路2的底部适当位置装有浮子涨卡环8，磁浮子3放置于浮子涨卡环8上，当被测介质的流速产生的浮力使得磁浮子3向上移动到平衡位置即磁浮子3的重量和浮力等达到平衡时的位置。
38.所述传感器套4的底部是封头的结构，传感器套4的顶部是螺纹的结构。具体是在传感器套4的顶部适当位置和底部适当位置各用喉箍9紧固连接在管路2的侧面。
39.变送器1是通过螺纹连接到传感器套4的顶部。
40.由于传感器套4的直径是20mm而电路板5的宽度是19mm,又传感器套4的底部是封头的，所以电路板5直接放入传感器套4中，但电路板5中焊接的霍尔元件6的面要面对管路2放入，这样将使得磁感应效果最佳，在电路板5上焊接霍尔元件6时要根据管路2的直径决定霍尔元件6的焊接间距在10～30mm之间，即管路2直径较大时，不大于60mm，焊接间距为10mm；管路2的直径较小时，不小于40mm，焊接间距为30mm。根据管路2的长度，即磁浮子3的行程，可以计算出安装焊接霍尔元件6的数量。
41.硬件结构的改进：本实用新型中多线性霍尔元件6传感器的结构不但提高了流量计的计算精度而且还对磁浮子3的物理描述更精准参数分析更周全了，由于磁浮子3的磁场分布是非线性的所以霍尔元件6传感器越多线性度就越好也就是精确度越高。
42.实施例2
43.本实例是通过磁浮子3中的磁体7相对于霍尔元件6传感器的不同位置说明本实用新型对提高精度和改善回程误差的优势。
44.如图2所示，图2为本实用新型实现说明示意图计算说明图，图3为图2中霍尔元件和磁体的结构说明图。
45.在具体实施时，引起回程误差的主要原因是霍尔元件6传感器的线性度和磁体7的结构长度及磁滞回线特性所造成的，由于通过多霍尔元件6传感器进行分析处理就改善了回程误差，当磁浮子3与某一霍尔元件6传感器在同一水平位置时，该传感器就获得读数的最大值。
46.如图4所示，图4为本实用新型另一实现说明示意图另一计算说明图，图5为图4中霍尔元件和磁体的结构说明图。
47.在具体实施时，当磁浮子3介于霍尔元件6传感器的第n个和第n+1个之间时，其两个传感器的获得读数是相等的，这两种状态为基本点状态，在磁浮子3移动到某一位置时，
第n个传感器的自身计算读数和第n+1个传感器的偏离计算读数的差值就作为回程误差存储并进行修正处理，这样就改善了回程的误差并计算精确度。
48.又通过将计算得到的修正值和补偿值存储在e2prom ic5 中，使得每次开机都读取e2prom ic5 中的数据而保证了数据的永久保存和不丢失的特点来完成对数据计算和补充的正确性和一致性，满足了对精确度的提高和对回程误差的改善。
49.根据线性霍尔元件6传感器的线性特性和本硬件结构得出
50.y=k*f
(n)
*x+f
(m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
51.公式中：y：为计算值，k：为修正系数（含雷诺系数），f
(n)
：为斜率修正系数，n对应第n个传感器，f
(m)
：为编码截距，m对应第n个传感器的编码值。
52.误差计算处理：
53.δδ=a*（y1
‑
y2）+ b （2）
54.式中：δδ为计算误差，y1：为第n个传感器计算值，y2：为第n+1个传感器计算值。
55.该误差值经过修正后存储在ic5中，以表值的方式进行回程修正，a,b：为修正值。
56.实施例3
57.如图6所示，图6为本实用新型电路连接示意图。
58.本实用新型产品在具体实施时，其电路包括采样模块、输出模块、外设模块和主模块，其中所述采样模块、输出模块和外设模块分别与主模块相连接。具体如下：
59.所述采样模块：采样模块是由电阻r,霍尔元件6传感器，模拟开关u组成， 所述模拟开关u为八选一模拟开关。
60.具体链接是将电阻rn1的一端连接到第一电源芯片ic6的输出端即vcc端，电阻rn1的另一端连接霍尔元件6传感器的一个输入端，霍尔元件6传感器的另一个连接到地，电阻rn2的一端连接到第一电源ic6的输出端即vcc端，电阻rn2的另一端连接到霍尔元件6传感器的输出端，这样由电阻rn1,rn2和霍尔元件6传感器组成的电路叫做采样单元，由八个采样单元分别和模拟开关u的输入端连接后组成的电路叫做采样组，根据磁浮子3的行程算出霍尔元件6传感器的数量尽量取8的整数倍就可得知采样组的数量，n个采样组的模拟开关u的选通端即a、b、c端是并联到一起后再连接到主模块中的微处理器ic1的三个输出、输入双向管脚pa、pb、pc上，n个采样组的n个片选管脚pe1到pen连接到主模块微处理器ic1的双向管脚pe1
‑
pen上，这样就组成了采样模块。
61.所述电阻rn1中的n为第n组。
62.所述电阻rn2中的n为第n组。
63.所述输出模块：输出模块是由rs485芯片ic2，d/a芯片ic3，4
‑
20ma芯片ic4组成，rs485芯片ic2的输入端ptxd、p37、prxd分别连接到主模块的微处理器ic1对应的端口ptxd、p37、prxd上，rs485芯片ic2的输出端p+、p
‑
是连接到用户的rs485设备的端口上，极性不能接反；匹配电阻r4一端连接到rs485输出端的p+上，另一端连接到rs485的p
‑
上，数模转换d/a芯片ic3的输入端p21、p22连接到主模块的微处理器ic1的对应管脚p21、p22上，d/a芯片ic3的输出管脚连接到4
‑
20ma芯片ic4的输入管脚上，4
‑
20ma芯片ic4的输出管脚a+、a
‑
连接到用户的设备上，该输出为二线制输出，极性不能接反。
64.外设模块：外设模块是由e2prom芯片ic5、第一电源芯片ic6及第二电源芯片ic7组成。其中，e2prom芯片ic5管脚p24、p25是通过两只上拉电阻r5、r6连接到主模块的微处理器
ic1的对应管脚p24、p25上，本e2prom芯片ic5是用于存取数据的，在不供电时e2prom芯片ic5中的数据也不会丢失；第一电源芯片ic6的输入端接外部提供的直流24v电源上，第一电源芯片ic6的输出端连接到所有需要+5v供电的元件即vcc上，第二电源芯片ic7的输入端接外部提供的直流24v电源上，第二电源芯片ic7的输出端连接到主模块的微处理器ic1的电源管脚上，因为微处理器ic1需要+3.3v的电源即v33。
65.本实用新型还具有两种形式的电远传功能：第一是模拟量远传输出，即输出4
‑
20ma的模拟信号，第二是数字量远传输出即rs485输出。
66.采样部分的巡检实现：采样模块选用八选一的模拟开关u，通过pa,pb,pc来选择第一到第八路的霍尔元件6传感器，多片的模拟开关u是通过片选pe来实现选择的，每片的模拟开关u的选择管脚pa,pb,pc是都连在一起的，通过微处理器ic1或cp来把每片的模拟开关u的编码对应磁浮子3的位置值，这样就完成了硬件的连接结构，软件是通过对每片的模拟开关u进行轮询采样后进行数据的分析和处理，所有的修正系数的数值都存储在e2prom ic5中，按键k1,k2,k3是用来做设定和修改值的。
67.本实用新型从结构及硬件上采用多个线性霍尔元件进行巡检的方法来实现提高精度的，采用动态定位变常量的方法来改善回程误差的。
68.多个高精度线性霍尔元件通过巡检得到更高的分辨率即线性霍尔元件分辨角度为0.7度时在距离磁浮子为10mm时分辨距离为10*tsg0.7
。
=0.12mm，考虑实际情况可以计算显示为0.5mm的分辨率，这样就大大的提高了流量的计算精度。
69.磁浮子在两个线性霍尔元件中点时，两个线性霍尔元件检测到的值是相等的，此时的值为交集值，当磁浮子偏离两个线性霍尔元件中点时其测量值的偏差即为回程补偿值，这样就很好的补偿了回程误差。
70.在输出模块中具备4
‑
20ma输出和rs485输出功能。
71.在本实用新型中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语
ꢀ“
连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
72.本实用新型的描述中，需要理解的是，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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
73.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
74.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。