Conception d'un débitmètre intelligent à canal ouvert

Résumé : Les informations de conception du débitmètre intelligent à canal ouvert sont fournies par d'excellents fabricants de débitmètres et de débitmètres. Le débitmètre à canal ouvert mesure l'écoulement naturel à surface libre dans un canal tubulaire ouvert non plein. Il est largement utilisé dans les canaux de dérivation d'eau urbains, les canaux de dérivation et de drainage des eaux de refroidissement des centrales thermiques, les canaux d'entrée et de sortie des stations d'épuration, ainsi que dans les entreprises industrielles et minières. Rejet des eaux usées et autres débits. D'autres fabricants de débitmètres proposent des modèles et des devis. N'hésitez pas à nous contacter. Vous trouverez ci-dessous les détails de conception des débitmètres intelligents à canal ouvert. Le débitmètre à canal ouvert mesure l'écoulement naturel à surface libre dans un canal tubulaire ouvert non plein. Il est largement utilisé dans les canaux de dérivation d'eau urbains, les canaux de dérivation et de drainage des eaux de refroidissement des centrales thermiques, les canaux d'entrée et de sortie des stations d'épuration, ainsi que dans les entreprises industrielles et minières. Rejet des eaux usées et autres débits. Par conséquent, le développement d'un débitmètre à canal ouvert économique, de haute précision, pratique et de structure simple revêt une importance pratique majeure pour une utilisation rationnelle des ressources en eau et le traitement des eaux usées. Le débitmètre conçu dans cet article est basé sur le micro-ordinateur monopuce C8051F060 comme puce de contrôle principale, et utilise ses caractéristiques de capture et de mesure de la largeur d'impulsion pour réaliser l'acquisition et le traitement du signal de débit. Le système peut mesurer simultanément le niveau de liquide, le débit et l'écoulement, et afficher les données sur un écran LCD ; communiquer en série avec l'ordinateur hôte via l'interface RS-232 ; utiliser un disque U externe pour le stockage de masse ; afficher une horloge temps réel précise ; stocker les données de sécurité et autres caractéristiques. 1. Principe de mesure La méthode de mesure du débit utilisée dans cette conception est la « méthode de calcul vitesse-niveau d'eau ». La vitesse d'écoulement d'une certaine partie (point, ligne ou petite zone) du canal d'écoulement est mesurée, ce qui représente la vitesse d'écoulement moyenne ; puis le niveau d'eau est mesuré pour obtenir la section d'écoulement et le débit est calculé à partir du rapport entre la vitesse d'écoulement locale et la vitesse d'écoulement moyenne. La vitesse d'écoulement est mesurée à l'aide d'un capteur de vitesse d'écoulement à hélice. La vitesse de rotation de l'hélice du capteur de vitesse d'écoulement sur la section d'essai du canal d'écoulement est d'abord contrôlée. Le signal obtenu par le capteur de vitesse d'écoulement est une ouverture générée par un contact mécanique ou un contact de relais à lames sèches. Signal combiné : envoyé au circuit de conversion de détection et converti en signal électrique, il est ensuite, après filtrage et élimination de la gigue, converti en signal impulsionnel et envoyé au port d'E/S du micro-ordinateur monopuce. Dans une certaine plage, la vitesse de rotation de l'hélice et la vitesse d'écoulement présentent la relation linéaire suivante : (1) Dans la formule : υ est la vitesse d'écoulement au point de mesure ; n est la vitesse de rotation de l'hélice du débitmètre ; K est la constante proportionnelle du débitmètre ou du pas hydraulique ; C est le débit induit minimal du débitmètre ; T est le temps de mesure du nombre de tours ; et le nombre de tours de la palette. Par conséquent, sur une période donnée, tant que le nombre de tours de l'hélice est mesuré, la valeur instantanée de la vitesse d'écoulement à la position de l'hélice peut être obtenue. Ensuite, la vitesse et la section d'écoulement en chaque point de la section d'essai sont intégrées pour obtenir le débit. Conception du circuit : Le débitmètre portable intelligent à canal ouvert est basé sur la puce unique C8051F060. Le nombre de tours de l'hélice est mesuré par le capteur, et le débit est calculé et affiché en temps réel sur l'écran à cristaux liquides. Les paramètres nécessaires au calcul, tels que le coefficient de pas hydraulique, le taux de glissement, le coefficient de résistance de l'instrument et la section de mesure, sont prédéfinis via le clavier. De plus, l'ensemble du système dispose de fonctions de lecture et d'écriture sur disque dur, d'une horloge temps réel et d'un stockage de données non volatile en série. Français Le schéma fonctionnel du système est illustré à la Figure 1. Figure 1 Schéma fonctionnel du système 2.1 Module de contrôle principal du système La puce de contrôle principale du système adopte la puce MCU hautement intégrée C8051F060, qui est un système sur puce SoC (Systemonchip) à signaux mixtes entièrement intégré, avec un microcontrôleur entièrement compatible avec le noyau et le jeu d'instructions MCS-51. En plus des composants périphériques numériques standard 8051, la puce intègre également des composants analogiques et d'autres périphériques numériques et composants fonctionnels couramment utilisés dans les systèmes d'acquisition et de contrôle de données. 2.2 Module d'acquisition de signaux L'acquisition du signal de vitesse d'écoulement est réalisée par un capteur de vitesse d'écoulement de type hélice. L'hélice du capteur de vitesse d'hélice transmet un signal tous les cinq tours, qui est un signal d'impulsion. En utilisant la fonction de capture du C8051F060, la période d'impulsion peut être mesurée et la vitesse actuelle peut être calculée. Le signal du capteur de débit à hélice est envoyé à la borne T4EX du C8051F060 via le photocoupleur haute vitesse 6N136. La borne T4 est configurée en mode capture, T3 en mode sortie carrée, et T3EX est mis à la masse pour effectuer le décompte. T3 est connecté à T4. Une résistance de rappel de 10 kΩ est utilisée. Lorsque le signal reçu par T4EX est un front descendant, T4 génère une interruption de capture, interrogée par EXF4. Lorsque la largeur d'impulsion du signal reçu par T4EX est longue, T4 déborde et aucune capture n'a lieu à ce moment. Lors de l'interruption, l'indicateur de débordement est remis à 0, les temps de débordement sont augmentés de 1, les temps de débordement sont enregistrés et une impulsion est calculée en fonction des temps de débordement et de la valeur de RCAP4. Le temps total est obtenu en cumulant tous les temps de cycle, et le débit peut être obtenu en remplaçant les données dans la formule. L'acquisition du signal de niveau d'eau est réalisée à l'aide d'un capteur de pression microphonique. 2.3 Le module d'interface série communique avec le PC via l'interface RS-232. La puce de commande principale C8051F060 est alimentée par une alimentation de 3,3 V ; l'ADM202 est donc sélectionnée comme puce de conversion de niveau RS-232, avec une tension d'alimentation de 3,0 V à 5,5 V. La mesure du signal de niveau d'eau utilise un capteur de pression microphonique, qui convertit le niveau d'eau en un signal 485 et l'envoie au microcontrôleur. Par conséquent, le micro-ordinateur monopuce doit convertir le niveau 485 avant de communiquer avec le capteur de pression microphonique. Le système sélectionne la puce de conversion de niveau SN65LBC184 et l'optocoupleur haute vitesse 6N136 dans le circuit d'interface RS-485 afin d'éviter toute interférence avec le système.

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