[實(shí)用新型]一種CPLD+ARM的齒輪流量計(jì)變送器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721075515.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN207439485U
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐巧玉;王軍委;毛鵬;楊帥;周新穩(wěn)
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽銀杏科技有限公司
• 主分類號(hào): G01F15/00
• 分類號(hào): G01F15/00;G05B19/05;G05B19/042
• 代理公司: 洛陽公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 孫笑飛

本實(shí)用新型涉及流量計(jì)變送器領(lǐng)域，具體的說是一種CPLD+ARM的齒輪流量計(jì)變送器。包括濾波整形單元和信號(hào)處理單元；濾波整形單元包括與齒輪流量計(jì)本體的脈沖信號(hào)輸出端依次連接的光耦隔離模塊和CPLD模塊；信號(hào)處理單元包括與CPLD的輸出端相連的STM32模塊，STM32模塊通過其定時(shí)器輸入捕獲功能捕獲CPLD輸出的脈沖信號(hào)并計(jì)算流量，再將流量參數(shù)轉(zhuǎn)換為4?20mA電流和RS485信號(hào)并分別通過4?20mA電流輸出模塊和RS485模塊進(jìn)行變送輸出。本實(shí)用新型克服傳統(tǒng)流量變送器引入流量計(jì)信號(hào)誤差與外界噪聲干擾影響精度的缺點(diǎn)，能夠?qū)X輪流量計(jì)的流量準(zhǔn)確測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及流量計(jì)變送器領(lǐng)域，具體的說是一種CPLD+ARM的齒輪流量計(jì)變送器。

背景技術(shù)

齒輪流量計(jì)具有量程大、準(zhǔn)確度高、標(biāo)定方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工等行業(yè)，但由于工作環(huán)境的影響，齒輪流量計(jì)往往會(huì)受到噪聲干擾，導(dǎo)致其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)中含有干擾信號(hào)，影響齒輪流量計(jì)脈沖信號(hào)輸出的精度。由于齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的抖動(dòng)，流量計(jì)所輸出的脈沖信號(hào)含有跳變誤差，屬于信號(hào)內(nèi)部誤差；不同工作環(huán)境下，外界的噪聲干擾也不同，信號(hào)在傳輸過程中往往會(huì)受到這些噪聲的影響，屬于外部誤差。因此，亟需解決流量計(jì)中復(fù)雜干擾信號(hào)引起的誤差，提高其測量精度。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在提供一種克服傳統(tǒng)流量變送器引入流量計(jì)信號(hào)誤差與外界噪聲干擾影響精度的缺點(diǎn)，對齒輪流量計(jì)的流量準(zhǔn)確測量的CPLD+ARM的齒輪流量計(jì)變送器。

為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種CPLD+ARM的齒輪流量計(jì)變送器，包括濾波整形單元和信號(hào)處理單元；所述濾波整形單元包括與齒輪流量計(jì)的脈沖信號(hào)輸出端依次連接的光耦隔離模塊和CPLD模塊，光耦隔離模塊用于通過對齒輪流量計(jì)的脈沖信號(hào)進(jìn)行硬件濾波以去除外界誤差干擾，CPLD模塊用于通過對去除外界誤差干擾后的脈沖信號(hào)進(jìn)行軟件濾波去除內(nèi)部誤差干擾以實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的整形濾波并輸出為計(jì)數(shù)脈沖與方向電平；所述信號(hào)處理單元包括與CPLD的輸出端相連的STM32模塊，STM32模塊通過其定時(shí)器輸入捕獲功能捕獲所述CPLD輸出的脈沖信號(hào)并計(jì)算流量，再將流量參數(shù)轉(zhuǎn)換為4-20mA電流和RS485信號(hào)并分別通過4-20mA電流輸出模塊和RS485模塊進(jìn)行變送輸出。

優(yōu)選的，變送器還包括一個(gè)電源單元，電源單元與齒輪流量計(jì)的供電電源相連，并將齒輪流量計(jì)的供電電源降壓后向?yàn)V波整形單元和信號(hào)處理單元供電。

優(yōu)選的，所述電源單元向?yàn)V波整形單元和信號(hào)處理單元的輸出電壓為3.3V。

有益效果

本實(shí)用新型采用光耦隔離模塊對外部干擾進(jìn)行屏蔽，避免新的干擾引入誤差；通過CPLD模塊獲取流量計(jì)脈沖信號(hào)的相位差，確定流體方向，采用狀態(tài)比較法設(shè)計(jì)軟件濾波，消除脈沖信號(hào)的原始誤差，并輸出方向電平與計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)；以ARM為處理核心采集計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)和方向電平信號(hào)，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：利用光耦隔離模塊硬件和CPLD模塊軟件濾波能夠有效減小流量計(jì)輸出信號(hào)中的誤差，誤差在0.1%以內(nèi)，適應(yīng)不同粘度的液體，滿足市場上對齒輪流量計(jì)變送器的需求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)整體框圖；

圖2為本實(shí)用新型的光耦隔離模塊電路圖；

圖3為本實(shí)用新型的CPLD模塊的濾波流程圖；

圖4為本實(shí)用新型的CPLD模塊判定脈沖信號(hào)方向的正向脈沖信號(hào)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的CPLD模塊判定脈沖信號(hào)方向的反向脈沖信號(hào)示意圖；

圖6為正向流動(dòng)時(shí)SIG2信號(hào)在某一時(shí)刻受到干擾產(chǎn)生的跳變的示意圖；

圖7為正向流動(dòng)時(shí) SIG1與SIG2在同一時(shí)刻發(fā)生跳變的示意圖；