CN2147518Y

CN2147518Y - 气(汽)体热工参数仪

Info

Publication number: CN2147518Y
Application number: CN 93203290
Authority: CN
Inventors: 杨彤彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Yang Tongbin
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1993-11-24
Anticipated expiration: 2003-02-19

Abstract

一种气(汽)体热工参数仪，是由仪表外壳(11)、显示板(2)、预置开关组件(5)、电源开关(10)、电源变压器(12)、直流稳压电源板(1)、复位开关(4)、和以单片机为核心的主机板(3)构成。显示板有6组数码管显示被测流体的6个热2参数，预置开关组件由一组 20支拨盘开关、晶体二极管、印刷电路等组成。这种气(汽)体热工参数仪，解决了现有模拟型仪表测量误差大的问题。本实用新型主要用于监测计量热网管道中的过热蒸汽温度、压力、过热度、密度、瞬时质量流量、累积质量流量，或监测计量空压管道中的压缩空气温度、压力、工作状态下体积流量和工作状态下累积体积流量、标准状态下体积流量和标准状态下累积体积流量。

Description

本实用新型涉及一种既可监测计量过热蒸汽管道中的过热蒸汽温度、压力和真实质量流量，又可监测计量空压管道中的压缩空气温度、压力、工作状态下的体积流量和标准状态下的体积流量。

在我国工业企业的热网管道***中，过热蒸汽流量和压缩空气流量的计量问题至今未得到解决。对于过热蒸汽流量，由于这种流体的工况波动，目前采用的差压式流量计和涡街流量计都存在计量不准的问题；对于压缩空气流量，虽用上述两种仪表可以测量，但只能显示工作状态下的体积流量，仪表显示的这种体积流量值，没有一个基准，无可比性。

为了解决上述计量问题，本实用新型提出一种既能解决过热蒸汽真实质量流量计量问题，同时又能解决压缩空气标准体积流量计量问题的仪表。为节能监测计量领域提供一种高性能、高精度的新型智能仪表。

本实用新型由电源开关、复位开关、电源变压器、直流稳压电源板、显示板、予置开关组件和仪表主机板构成。

直流稳压电源板主要由整流硅桥、7805芯片、7812芯片、7912芯片、印刷电路板、9PIN插接件、7PIN插接件、2PIN插接件以及电阻电容元件组成。

显示板由26支数码管、26支164芯片、1支244芯片、印刷电路板、4PIN插接件、2PIN插接件以及电阻电容元件组成。

予置开关组件由20支KB－2型8421（BCD）码拨盘开关、晶体二极管、电阻元件、20PIN插接件以及印刷电路板组成。在这组拨盘开关中，其中有3支分别设定过热蒸汽刻度流量、差压量程上限、压力量程上限；有3支分别设定压缩空气刻度流量、差压量程上限、压力量程上限；有2支用来设定当地大气压力；有3支用来设定20℃时的管道内径；有4支用来设定标准孔板的流量系数；有5支用来设定孔板内径。

仪表主机板由模拟转换电路和以8098单片机为核心的数字电路组成。模拟转换电路主要由2支电压基准源（1403）芯片、2支线性放大器（OP07）芯片、1支模拟开关（4052）芯片、1支A／D转换（7109）芯片以及1支10PIN插接件、1支8PIN插接件、1支4PIN接件、6支多圈电位器、和电阻电容元件组成；数字电路由1支单片微机（8098）芯片、2支（4060）芯片、1支（08）芯片、1支（00）芯片、2支（373）芯片、1支（27256）芯片、1支（4058）芯片、1支（138）芯片、1支（240）芯片、1支（244）芯片、以及20PIN、6PIN、2PIN插接件和电阻电容元件构成。

本实用新型的工作原理：

被测流体流过***管道中的标准铂电阻温度计（P_t100型）和标准节流装置时，将产生3个信号：1个温度信号、1个压力信号、1个差压信号，其中温度信号为电阻信号，通过仪表提供的2mA恒流源变换成毫伏（mV）信号；压力信号和差压信号通过压力变送器和差压变送器变换成直流毫安（mA）信号。3个信号进入仪表主机板的模拟转换电路，转变成直流电压信号，经A／D转换，变换成单片微机能接收的数字信号。单片机定时采集3个数字信号和予置拨盘开关组件的设定值，根据予先编制的被测流体温度、压力、流量计算程序进行运算，并将运算结果由显示板显示出来。

为了实现对不同被测介质的测量，在仪表予置拨盘开关组件中，有2支拨盘开关用来选择被测介质，当仪表用来测量过热蒸汽时，将1支设定压缩空气刻度流量的拨盘开关置零，而将设定过热蒸汽刻度流量的拨盘开关置标准节流装置选定的刻度流量值，反之当仪表用来测量压缩空气时，将设定过热蒸汽刻度流量的拨盘开关置零，而将设定压缩空气刻度流量的拨盘开关置节流装置选定的刻度流量值。为了使仪表与不同量程的压力变送器和差压变送器配用，在仪表予置拨盘开关组件中，有2支拨盘开关用来设定压力变送器的量程，还有2支拨盘开关用来设定差压变送器的量程，当仪表配用的变送器量程为0～10mA时，将用来设定4～20mA量程的拨盘开关置零，反之，当仪表配用的变送器量程为4～20mA时，则将用来设定0～10mA量程的拨盘开关置零。

本实用新型的特点：

1.本实用新型仪表主机的核心元件采用了近年才从国外引进的8098芯片，以该单片机构成了一台最新型的微型计算机仪表，它具有现有模拟型仪表无法比拟的优点。

2.当被测流体工况变化时，现有仪表不能完全跟踪流体的工况变化，产生较大测量误差，大大降低了仪表显示值的可信度，本实用新型充分发挥了微型计算机的特点，能瞬时采集不断变化的流体工况信号，瞬时计算流体的各个物性参数值，进而精确计算被测流体的各个热工参数，因此仪表的测量精度高，显示的热工参数值真实可信。

3.对于压缩空气流量测量，目前国内外使用的仪表均只能显示工作状态下的体积流量，这种流量没有可比性，无实际意义，本实用新型另外又显示了标准状态下的体积流量和累积体积流量，从而解决了压缩空气流量的准确计量问题。

4.本实用新型的可靠性高，微型计算机芯片在长期工作中很少出故障。另外，为了使仪表长期在恶劣环境下工作，在仪表主机板中设置了自动复位电路，当在强电磁场干扰情况下，仪表软件程序卡死，此时通过自动复位电路，仪表能自动回复到初始程序，从而实现连续运行。当与仪表配用的测量元件和变送器出故障时，仪表及时判断并显示故障发生地点。

5.本实用新型具有掉电保护功能，现有仪表在电源停电时，不能保护测量参数的累积值，本仪表完好地解决了对累积流量值的保护。

6.本实用新型具有广泛的实用性，通过对仪表予置开关组件中的刻度流量设定，使仪表既可用来监测计量过热蒸汽的热工参数，又可有来监测计量压缩空气的热工参数。通过对差压变送器和压力变送器的设定，使与仪表配用的变送器既可选用DDZ－Ⅱ型变送器，又可选用DDZ－Ⅲ型变送器。仪表通过予置开关组件可与各种规格尺寸的节流装置配用，从而大大增强了仪表的通用性。

实施例图1为实用新型的工作原理图

图2为主机板线路图（由图2－1～图2－4组成）

图3为显示板线路图（由图3－1、图3－2组成）

图4为电源板线路图

图5为实用新型结构示意图

下面结合实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型是由仪表外壳（11）、电源开关（10）、复位开关（4）、电源变压器（12）、直流稳压电源板（1）、显示板（2）、予置开关组件（5）和主机板（3）等部分组成。显示板在仪表机芯框架（14）的前部，予置开关组件在仪表面板（15）的正下方，电源开关和复位开关在仪表面板的右下方，电源变压器固定在仪表机芯框架底座的右后部，直流稳压电源板固定在机芯框架底座的左后部，主机板固定在机芯框架的上部。仪表内的各个单元通过插接件相连接，组成一个完整的接收、运算、显示***。电源板通过9PIN插接件与电源变压器相连接，通过7PIN插接件与主机板相连接，通过2PIN插接件与显示板相连接。主机板通过10PIN插接件与3个外来信号相接，通过20PIN插接件与拨盘开关组件相接，通过6PIN插接件与显示板相接。

主机板线路由图2－1、图2－2、图2－3和图2－4组成。主机板将模拟转换电路和以单片机为核心的数字电路制作在一块印刷电路板上，其中图2－1和图2－2是模拟转换电路，图2－3和图2－4是8098单片机为核心的数字电路。模拟转换电路通过10PIN插接引入3个测量信号，其中10PIN的第9、10针，将1403芯片的基准电压源经0P07运放得到的2mA恒流源与铂电阻信号相接，将电阻信号变换成直流电压信号，再由10PIN的第1、2针引入此电压信号，经另一支OP07运放进行放大，放大后的电压信号进入模拟开关4052芯片的第14脚；另2个信号（差压电流信号和压力电流信号），分别经10PIN的3～5针和6～8针引入模拟电路，由精密电阻变换成直流电压信号，分别接入模拟开关4052芯片的第12脚和第16脚，单片机定时选通4052芯片，并将选通的信号送至进行A／D转换的7109芯片，至此将模拟信号转变成了数字信号。在模拟转换电路中，还加设了量程调整电路，被测铂电阻（温度）信号的起始电位不是零电位，通过基准电压源1403芯片（U₁）和多圈电位器（R₂₀）构成的浮地电压电路调整信号的起始点。信号的量程调整是通过7109芯片的第39脚、36脚和多圈电位器（R₁₁）、电阻R₁₂及电源Vcc构成的电路实现的。

数字电路的核心是8098单片机，该单片机具有8K的EPROM，由于仪表软件程序高达10K，需要外加存贮器，该电路选用具有16KEPROM的27256芯片，用来贮存数据和物性参数表。8098单片机数字电路是典型的96系列数字电路，8098芯片通过缓冲器373芯片和244芯片将7109芯片输出的数字信号存放在27256芯片中，并通过138芯片及20PIN插接件读取予置开关上的数字设定值，经4508芯片、240芯片后，也存放在27256芯片中，8098芯片根据运算程序从27256芯片取数，进行各个热工参数的计算，并将计算结果由8098的第6脚和第8脚引出，通过6PIN插接件输送到显示板显示。为了提高仪表的可靠性，在单片机8098芯片***加设了以7705芯片为核心的掉电保护电路，该电路与8098芯片的第47脚相接。另外，仪表检测周期是由4060芯片和32768晶振为核心构成的时钟电路决定的，时钟电路引入8098芯片的第4脚。主机板上各芯片的工作电源由8PIN插接件从电源板引入。

显示板线路由图3－1和图3－2组成。显示板配有26支数码管，并且每支数码管都配有1支164趋动芯片。显示板的控制芯片（244）和趋动芯片（164）的工作电源是通过2PIN插接件由直流稳压电源7805芯片提供的。

显示板的26支数码管分成6组，分别用来显示被测介质的6个热工参数，其中有2组分别为3支数码管，2组分别为4支数码管，2组分别为6支数码管，各组的数字显示均通过244芯片控制。主机板中8098单片机的运算结果（即数据信号S）经其P1.1口由4PIN插接件进入显示板，由4PIN的第3针串行输入到26支164芯片的1、2脚；同样，8098芯片的时钟脉冲（CK）也经4PIN引入显示板244芯片的2脚，由244芯片按6组与164芯片的第8脚相接，由此可实现显示板的数显。

直流稳压电源板将电源变压器二次绕组的～7.5V，～15V，通过9PIN插接件引入，经4支硅桥（B₁～B₄）整流、电容滤波、再经2支7805芯片、2支7812芯片稳压，得到＋5V、＋12V的恒定直流稳压电源。在2支7805芯片中，其中1支为小容量的7805芯片，为主机板上的芯片提供＋5V工作电源，另1支为大容量的7805芯片，为显示板的164趋动芯片和数码管提供工作电源，电源板通过7PIN和2PIN插接件与主机板和显示板相接。

本实施例的使用程序：

1.将铂电阻温度计（8）、压力变送器（7）和差压变送器（6）的输出信号线与仪表外壳（11）后部的接线端子（13）相接，将～220V电源线与仪表后部的电源接线端子（13）相接。

2.将节流装置（9）选定的被测介质刻度流量值M_K（Q_K）、差压变送器量程上限值△PK、压力变送器量程上限值P_K、20℃时的管道内径D₂₀、标准孔板流量系数值α_K和20℃时的孔板孔径d₂₀分别设定在予置开关组件相应标志的拨盘开关（5）上。没有选用的另一组被测介质刻度流量Q_K（M_K）、差压变送器量程上限△P_K和压力变送器量程上限Pk，在相应的拨盘开关上均置零。

3.接通仪表电源开关（10），仪表开始工作，仪表显示板将同时显示被测流体的热工参数。例如：被测流体是过热蒸汽，则6组数码管上部的6支过热蒸汽标志灯（16）亮，显示板同时显示过热蒸汽温度（t）、过热度（△t）、密度（P′）、压力（P）、瞬时质量流量（M）、累积质量流量（ML）。又如：当被测流体为压缩空气时，则6组数码管上部的6支压缩空气标志灯亮，显示板同时显示压缩空气温度（t）、压力（P）、工作状态下体积流量（Q）、标准状态下体积流量（Q_N）、工作状态下累积体积流量（Q_L）、标准状态下累积体流量（Q_NL）。

Claims

1、一种气(汽)体热工参数仪，是由电源开关(10)、复位开关(4)、电源变压器(12)、直流稳压电源板(1)和主机板(3)构成，其特征在于它还包括显示板(2)和予置开关组件(5)；显示板有6组数码管显示被测流体的6个热工参数，予置开关组件由一组20支8421码(BCD)拨盘开关、晶体二极管、印刷电路及20PIN插接组成。

2、根据权利要求1所述的气（汽）体热工参数仪，其特征在于，在予置开关组件的20支拨盘开关中，有3支设定管道内径D₂₀、4支设定孔板流量系数a_K、5支设定孔板孔径d₂₀，它还包括2支设定当地大气压力Pa、2支设定被测流体刻度流量Mk和Qk、2支设定压力变送器量程上限Pk、2支设定差压变送器量程上限△PK。

3、根据权利要求1所述的气（汽）体热工参数仪，其特征在于显示板分别有4支数码管和6支数码管显示标准状态下的压缩空气体积流量Q_N和累积体积流量Q_NL。