Diseño de medidor de caudal inteligente de canal abierto

Resumen: La información de diseño del caudalímetro inteligente de canal abierto es proporcionada por excelentes fabricantes de caudalímetros y productos de producción y cotización. El caudalímetro de canal abierto mide el caudal natural en superficie libre en canales abiertos tubulares no llenos. Se utiliza ampliamente en canales de derivación de agua urbana, canales de derivación y drenaje de agua de refrigeración de centrales térmicas, canales de entrada y descarga de tratamiento de aguas residuales, y en empresas industriales y mineras. Descarga de aguas residuales y otros flujos. Más fabricantes de caudalímetros ofrecen modelos y cotizaciones. Le invitamos a consultar. A continuación, se detallan los artículos de diseño de los caudalímetros inteligentes de canal abierto. El caudalímetro de canal abierto mide el caudal natural en superficie libre en canales abiertos tubulares no llenos. Se utiliza ampliamente en canales de derivación de agua urbana, canales de derivación y drenaje de agua de refrigeración de centrales térmicas, canales de entrada y descarga de tratamiento de aguas residuales, y en empresas industriales y mineras. Descarga de aguas residuales y otros flujos. Por lo tanto, el desarrollo de un caudalímetro de canal abierto de bajo costo, alta precisión, operación conveniente y estructura simple tiene una gran importancia práctica para el uso racional de los recursos hídricos y el tratamiento de aguas residuales. El caudalímetro diseñado en este documento se basa en el microordenador C8051F060 como chip de control principal, y utiliza sus características de captura y medición del ancho de pulso para adquirir y procesar la señal de caudal. El sistema puede medir simultáneamente el nivel de líquido, el caudal y el flujo, y mostrar los datos en la pantalla LCD; se comunica en serie con el ordenador central mediante la interfaz RS-232; cuenta con almacenamiento masivo mediante disco U externo; visualización precisa del reloj en tiempo real; almacenamiento seguro contra pérdidas, entre otras características. 1. Principio de medición. El método de medición de caudal utilizado en este diseño es el "Método de Cálculo de la Velocidad del Nivel de Agua". Este método mide la velocidad del flujo en una parte específica (punto, línea o área pequeña) del canal de flujo, que representa la velocidad media del flujo; a continuación, mide el nivel del agua para obtener el área de flujo y calcula el caudal a partir de la relación entre la velocidad local y la velocidad media del flujo. La velocidad del flujo se mide mediante un sensor de velocidad de flujo de hélice. Primero, se inspecciona la velocidad de rotación de la hélice del sensor de velocidad de flujo en la sección de prueba del canal de flujo. La señal obtenida del sensor de velocidad de flujo es una apertura generada por un contacto mecánico o un contacto de relé de lengüeta seca. , Señal combinada, la señal se envía al circuito de conversión de detección y se convierte en una señal eléctrica, y después del filtrado y la eliminación de fluctuaciones, se convierte en una señal de pulso y se envía al puerto de E/S del microordenador de un solo chip. Dentro de un cierto rango, la velocidad de rotación de la hélice y la velocidad de flujo tienen la siguiente relación lineal: (1) En la fórmula: υ es la velocidad de flujo en el punto de medición; n es la velocidad de rotación de la hélice del medidor de flujo; K es la constante proporcional del medidor de flujo o paso hidráulico; C es el caudal mínimo inducido del medidor de flujo; T es el tiempo utilizado para medir el número de revoluciones; El número de revoluciones de la paleta. Por lo tanto, en un cierto período de tiempo, siempre que se mida el número de revoluciones de la hélice, se puede obtener el valor instantáneo de la velocidad de flujo en la posición de la hélice. Luego, se integran la velocidad y el área de flujo en cada punto de la sección de prueba para obtener el caudal. 2. Diseño del circuito: El caudalímetro inteligente portátil de canal abierto se basa en el chip único C8051F060. El sensor mide el número de revoluciones de la hélice, y el caudal se calcula y se muestra en tiempo real a través de la pantalla de cristal líquido. Los parámetros necesarios para el cálculo, como el coeficiente de paso hidráulico, la tasa de deslizamiento, el coeficiente de resistencia del instrumento y la sección de medición, se preconfiguran mediante el teclado. Además, todo el sistema cuenta con funciones de lectura y escritura en memoria USB, reloj en tiempo real y almacenamiento de datos no volátil en serie. El diagrama de bloques del sistema se muestra en la Figura 1. Figura 1 Diagrama de bloques del sistema 2.1 Módulo de control principal del sistema El chip de control principal del sistema adopta el chip MCU altamente integrado C8051F060, que es un SoC de sistema en chip de señal mixta completamente integrado (Systemonchip), con un microcontrolador que es totalmente compatible con el núcleo MCS-51 y el conjunto de instrucciones Además de los componentes periféricos digitales estándar 8051, el chip también integra componentes analógicos y otros periféricos digitales y componentes funcionales comúnmente utilizados en sistemas de adquisición y control de datos. 2.2 Módulo de adquisición de señales La adquisición de la señal de velocidad de flujo se realiza mediante un sensor de velocidad de flujo tipo hélice. La hélice del sensor de velocidad de la hélice transmite una señal cada cinco revoluciones, que es una señal de pulso. Usando la función de captura del C8051F060, se puede medir el período del pulso y se puede calcular la velocidad actual. La señal del sensor de velocidad de flujo tipo hélice se envía al terminal T4EX del C8051F060 a través del optoacoplador de alta velocidad 6N136. El terminal T4 se configura en modo de captura, T3 se configura en modo de salida de onda cuadrada, y T3EX se conecta a tierra para que T3 realice la cuenta regresiva, y T3 se conecta a T4. Cuando la señal recibida por T4EX es un flanco descendente, T4 genera una interrupción de captura, que es consultada por EXF4. Si el ancho de pulso de la señal recibida por T4EX es largo, T4 se desborda y no se produce captura en ese momento. En la interrupción, el indicador de desbordamiento se borra a 0, los tiempos de desbordamiento se incrementan en 1, se registran y se calcula un pulso según los tiempos de desbordamiento y el valor de RCAP4. El tiempo total se obtiene acumulando todos los tiempos de ciclo, y el caudal se puede obtener sustituyendo los datos en la fórmula. La adquisición de la señal de nivel de agua se realiza mediante el sensor de presión del micrófono. 2.3 El sistema del módulo de interfaz serial se comunica con la PC a través de la interfaz RS-232. El chip de control principal C8051F060 se alimenta con una fuente de alimentación de 3,3 V, por lo que se selecciona ADM202 como chip de conversión de nivel RS-232, y el voltaje de la fuente de alimentación de este chip es de 3,0 V ~ 5,5 V. La medición de la señal de nivel de agua adopta un sensor de presión del micrófono, que convierte el nivel de agua en una señal 485 y la envía al microcontrolador. Por lo tanto, el microordenador de un solo chip necesita convertir el nivel 485 antes de comunicarse con el sensor de presión del micrófono. El sistema selecciona el chip de conversión de nivel SN65LBC184 y selecciona el optoacoplador de alta velocidad 6N136 en el circuito de interfaz RS-485 para evitar que las señales externas interfieran con el sistema.

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