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民用燃气表信号采集装置的改进

2014/11/13 22:20:44  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

  民用水、电、气预付费式卡表的计量一般是采集脉冲信号进行计量。大庆油田自动化仪表有限公司借鉴国内外同类产品的各种解决方案, 对燃气表的信号采集装置进行了改进, 采用双干簧管设计并重新设计了信号采集电路和计量软件, 现已投入实际应用, 并获得了较好的效果。

  一、原理

  首先是在机械流量表计量转轮上安装一个磁钢, 在磁钢对干簧管的开关作用范围内、与转轮同心分布两个常开干簧管, 并且在磁钢的磁场作用下在同一时刻只有一个干簧管能够有效闭合, 能够先后接收来自转轮上的磁钢的脉冲信号, 在正常使用过程中只有两个干簧管先后各闭合一次才作为一次计量。当有外部磁干扰时, 两个干簧管同时闭合, 此时电路判断为干扰信号, 驱动电机阀关闭。当磁钢刚好停留在一个干簧管的闭合作用范围内、表体产生抖动时, 由于此时只有一个干簧管不断发送脉冲信号, 故不会产生计量, 因此解决了上述问题。

  通过在磁钢感应范围内分布的两个干簧管配合感应磁信号, 发送脉冲送入主芯片进行信号处理。通过芯片编程, 可实现信号的分析判断, 并输出控制信号进行正常计量或关闭电机阀切断供给。为了防止人为对计量电路进行破坏, 该装置设计有防拆块, 当表被拆开时,防拆块闭合锁死, 且电机阀将闭合。

  通过内部编程, 一个干簧管重复发送脉冲只记录为一个脉冲, 先后分别记录两个脉冲判断为一次正常计量, 而两个干簧管同时发送脉冲判断为非法操作。

  二、硬件结构

  如图1和图2所示, 两个常开型干簧管(1、2) 有带磁钢(3)的转轮(4)、防拆块(5)、主芯片(6)、信号处理电路(7)、显示器(8)、蜂鸣器(9)、电机阀(10)。

  三、具体实施方式

  如图1所示, 磁钢的磁场强度为0.5T; 干簧管1、干簧管2均选用常开型, 闭合灵敏度为(5~30) 安匝; 磁钢在转至干簧管近处正下方时直线距离为(5~8)mm; 干簧管1和干簧管2之间的直线距离为(15~20)mm。; 主芯片选用MSP430F415。干簧管1和干簧管2通过限流电阻分别与主芯片的47脚和46脚连接; 主芯片的49脚提供一个高电平通过限流电阻与两个干簧管输出端连接; 防拆块为常开型, 一端接地, 另一端通过限流电阻与主芯片的49脚连接; 主芯片的(17~31) 脚与LCD显示器相连; 主芯片的34脚控制关闭电机阀, 35脚控制打开电机阀, 44脚和45脚分别检测电机阀的开、关状态; 主芯片的32脚控制蜂鸣器。

  四、功能实现过程

  通过主芯片编程, 该信号采集装置可实现下述过程:

  1.正常计量时, 转轮上的磁钢转过干簧管1时, 干簧管1闭合输出低电平脉冲信号至主芯片的47脚, 主芯片存储此信号; 转轮上的磁钢转过干簧管2时, 干簧管2闭合输出低电平脉冲信号至主芯片的46脚, 主芯片检测到此信号后结合前面存储的信号判断为一次计量, 通过主芯片内部程序从预付费量里面减去一个计量单位, 完成一次正常计量。预付费量等于零时, 主芯片发送控制信号至显示器显示请速购气, 主芯片的32脚输出控制信号驱动蜂鸣器鸣叫提醒用户, 主芯片的34脚输出控制信号经过电路处理后驱动电机阀关闭。

  2.当磁钢刚好停留在一个干簧管的闭合作用范围内,表体产生抖动时, 由于此时只有一个干簧管不断发送脉冲信号, 故不会产生计量。

  3.当有外部磁信号时, 干簧管1和干簧管2同时闭合,主芯片的47脚和46脚同时检测到低电平脉冲信号判断为干扰信号, 此时主芯片内部程序输出控制信号驱动显示器11显示非法操作, 主芯片的32脚输出控制信号驱动蜂鸣器12鸣叫, 主芯片的34脚输出控制信号经电路处理后驱动电机阀14关闭。

  4.当人为拆表时, 防拆块将闭合锁死, 此时主芯片的49脚及两个干簧管的输出端与地连通, 相当于两个干簧管同时输出低电平脉冲至主芯片的47脚和46脚, 现象同3所述。

  五、结束语

  通过样表的现场试用, 表明采用两个干簧管先后接收来自计量转轮上的磁信号, 能保证准确计量, 并且具有防抖动、防磁干扰和人为拆表, 以及结构简单可靠、成本低廉等特点。目前, 采用这种信号采集装置的燃气表已在大庆地区的民用燃气分销领域里得到广泛应用, 大幅度降低了燃气公司在天然气分销过程中的损耗, 增加了企业的经济效益。

  作者单位【大庆油田自动化仪表有限公司】

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