專利名稱：一種電、水、氣量計量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電、水、氣量的計量系統(tǒng)。
目前普遍采用的是機械的或電子的電度表、水表和煤氣表，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，而且由于是分散計量顯示，需要人工抄表。中國專利申請CN1051083A以及CN1030135A等提出了改進方案，采用遠距離抄表裝置實現(xiàn)了集中顯示。但這只是簡單地代替了人工抄表過程，整個系統(tǒng)仍分為計量和顯示兩部分，不僅離不開現(xiàn)在的電、水、氣表，還要對它們進行改裝，成本較高。中國專利申請CN2069997U提出的方案實現(xiàn)了集中計量，但要求使用較復(fù)雜的電遠傳型流量計，而且采集的信號為脈沖信號，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
這些方案的共同特點是對每一檢測點的流量進行連續(xù)記錄，這樣雖然從理論上可以獲得流量的精確值，但是每一檢測點都需要獨用的記錄裝置，不易做到集中顯示，而且往往需要轉(zhuǎn)動機構(gòu)，用轉(zhuǎn)過的圈數(shù)代表流過的電、水、氣量，從而使儀表變得復(fù)雜。
至于已投入使用的各種電腦流量儀，僅能對流體進行測量，而且只有一路或很少的幾路，適合于精確測量場合，平均每路成本很高，不易推廣到精度要求不很高(1％)的家庭或工廠使用。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的參看

圖1所示的框圖，傳感器(1)測得各檢測點的電流強度、水流及氣流速度，以電壓或電流強度的形式在多路開關(guān)(2)的控制下依次經(jīng)采樣保持電路(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)送入單片機(5)，在與傳感器一一對應(yīng)的存貯單元中分別進行累加，最后的結(jié)果乘上一個系數(shù)作為流量的近似值。對于測電流來說，這個系數(shù)就是對所有檢測點都檢測一遍所需的時間；若是測水流或氣流，還要考慮管徑等因素。對于非線性輸出的電信號，要由計算機進行計算后再累加。這些是已有技術(shù)，不再詳述。
圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為計量過程原理圖；圖3為鉗式電流互感器；圖4為測液體或氣體流速的帶有電阻應(yīng)變片的懸臂式葉片；圖5為CMOS集成流量傳感器的外觀圖；圖6為CMOS集成流量傳感器的電路圖。
在圖1中
1.電流強度及水流、氣流速度傳感器2.多路開關(guān)3.采樣保持電電路4.模數(shù)轉(zhuǎn)換器5.單片機80316.程序存貯器7.掉電保護電路8.數(shù)據(jù)存貯器9.電源10.打印機在圖3中1.用戶電線2.鐵芯3.線圈4.填充材料5.整流濾波電路6.直流電壓輸出在圖4中1.流體管道2.流體流動方向3.懸臂式葉片4.電阻應(yīng)變片5.電阻應(yīng)變片輸入6.直流電壓輸出在圖5中T1～T2.場效應(yīng)管 A.CMOS運算放大器 V.流體流動方向在圖6中T1～T2.場效應(yīng)管 A.CMOS運算放大器 R1～R4.電阻本實用新型計量過程的原理由圖2進行了說明。圖中曲線為電流強度或流體速度I隨時間t的變化，△t為循環(huán)一次所需的時間。曲線下面積就是0時刻到t1時刻的真實流量，陰影部分為記錄得到的近似流量。實現(xiàn)間歇檢測、集中計量是以犧牲理論上所能獲得的精確度為代價的，但誤差主要產(chǎn)生在I變化的區(qū)間?！鱰越小，誤差越小?？紤]到升、降段的補償作用，再采用運算速度較高的計算機，可使誤差控制在1％以內(nèi)，仍然低于現(xiàn)在使用的電表、水表和煤氣表。
本實用新型由于采用的是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的傳感器，而且數(shù)百個用戶共用一套計錄裝置，不僅成本低，還實現(xiàn)了集中顯示，而且可在單片機(或微機系統(tǒng))中編入固化程序，實現(xiàn)分時計費、自動打印報表等多種功能。可以用比現(xiàn)有計量儀表低得多的成本實現(xiàn)自動化。
實施例本實施例中要對100個用戶實現(xiàn)電、水、氣量的自動計量。電流強度傳感器采用圖3所示的鉗式電流互感器，不需要對被測電路進行改動即可進行測量。直流電壓輸出的范圍可根據(jù)單片機的要求進行調(diào)整，通常選在0～5V。也可采用直流電流輸出，范圍選在0～10mA或4～20mA。
流速傳感器使用圖4所示的帶有電阻應(yīng)變片的懸臂式葉片，也可選用圖5所示的CMOS集成流量傳感器以提高精度。這些都是已有技術(shù)。
單片機選用MCS－51系列8031，P1口作為輸入部分的地址口，P3口作為輸入部分的數(shù)據(jù)口。依照P1口指定的不同地址，輸入電路通過多路開關(guān)，可自動將對應(yīng)的傳感器取得的電信號通過P3口引入單片機。圖1中W11、W12、W13分別為用戶1的電、水、氣流傳感器；W21、W22、W23為用戶2的三種傳感器。它們的地址可依次編為00000001，00000010，00000011，00000100，00000101，00000110。從00000001開始，P1口指定地址依次加1，依次輸入各傳感器輸出的電壓或電流值，并周期循環(huán)。例如當P1口地址指定為00000101，則多路開關(guān)就選定用戶2的水速傳感器，取得代表水速的電壓值，在相應(yīng)的存貯單元和前次值相加。
經(jīng)過一個循環(huán)取得100個用戶的300個數(shù)據(jù)約需0.2秒，把測得的瞬時值作為這0.2秒內(nèi)的平均值，乘上0.2秒就得到了這0.2秒內(nèi)的流量。如果這0.2秒內(nèi)信號無變化，則記錄的流量是精確的，否則得到一個近似值。
以電為例，一個功耗一千瓦的用戶，假設(shè)最壞的情況－－這0.2秒內(nèi)完全產(chǎn)生誤差，每次通斷電也只有0.00005度，即使不考慮通、斷時記錄值的相互補償，200次通斷電也只有0.01度，僅為月耗電量的萬分之一。因此系統(tǒng)的精度主要由傳感器決定。選用精度高于1％的傳感器，就可使本系統(tǒng)的精度優(yōu)于現(xiàn)在的計量儀表。
本實施例中，300個傳感器和單片機系統(tǒng)加在一起，成本不到300個電、水、氣表的20％，而且只要一名管理員就可完成100個用戶的管理工作。系統(tǒng)的功耗不過50瓦，僅為100個電表功耗的40％。還可以通過增加外設(shè)和編入其它程序來實現(xiàn)瞬時流量監(jiān)測、限流、防竊電等功能。本系統(tǒng)中還可用微機系統(tǒng)來代替單片機及其外設(shè)，雖成本增加，但可有更多的功能。
本系統(tǒng)可以靈活使用。例如可改變傳感器及地址來把系統(tǒng)分開成為電、水、氣量三套獨立的計量系統(tǒng)供不同的管理部門控制，也可任意組合使用。
權(quán)利要求1.一種由采樣元件(1)、多路開關(guān)(2)、采樣保持電路(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)和單片機或微機系統(tǒng)(5)組成的電、水、氣量計量系統(tǒng)；其特征在于所述采樣元件為電流強度傳感器及水流、氣流速度傳感器，工作時將各路采樣元件(1)測得的電流強、水流及氣流速度以電信號的形式經(jīng)多路開關(guān)(2)、采樣保持電路(3)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)依次送入單片機或微機(5)，在相應(yīng)于不同檢測點的各個存貯單元中和前次值直接累加，最后再乘上一個系數(shù)，結(jié)果作為流量的近似值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電、水、氣量計量系統(tǒng)，其特征在于所述電流強度傳感器為鉗式電流互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電、水、氣量計量系統(tǒng)，其特征在于所述水流、氣流速度傳感器為帶有電阻應(yīng)變片的懸臂式葉片或CMOS集成流量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電、水、氣量計量系統(tǒng)，其特征在于所述電信號為電流信號或電壓信號。
專利摘要本實用新型涉及一種多路電、水、氣量的計量系統(tǒng)。它采用與目前的抄表裝置完全不同的原理，用結(jié)構(gòu)簡單的傳感器測得各點的電流強度及水流、氣流速度，將這些強度量轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)多路開關(guān)送至單片計算機分別直接累加，最后乘上循環(huán)一次所用的時間就直接獲得了流量。使用這種技術(shù)將實現(xiàn)分散采樣、集中計量、集中顯示，可完全取代現(xiàn)在的電、水、氣表，并使成本降低80％，而且可以節(jié)省人力，以及實現(xiàn)分時計費等多種功能。
文檔編號G01D21/02GK2124462SQ9220553
公開日1992年12月9日 申請日期1992年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月1日
發(fā)明者麻鋒, 盧新澎 申請人:麻鋒