一種燃氣表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃氣表，包括進氣管道、出氣管道、控制模塊以及至少一個腔體，其中：腔體的入氣端連接進氣管道并設(shè)有進氣閥門，出氣端連接出氣管道并設(shè)有出氣閥門；腔體內(nèi)部安裝有壓強傳感器和溫度傳感器；所述壓強傳感器測量所述腔體內(nèi)壓強并傳輸給所述控制模塊；所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度并傳輸給所述控制模塊；所述控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)壓強以及接收的壓強控制所述進氣閥門和出氣閥門的打開/閉合完成進出氣過程，并根據(jù)預(yù)設(shè)壓強和接收的溫度計算出一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量和燃氣的式量實現(xiàn)對燃氣的計量。本發(fā)明能保證在不同溫度、壓強下實現(xiàn)對管道內(nèi)燃氣的準確計量，并且具有使用壽命長的優(yōu)點。
【專利說明】一種燃氣表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及戶用計量儀表，尤其涉及一種燃氣表。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，最廣泛使用的膜式燃氣表存在如下的問題:
[0003](I)在不同溫度、壓強下計量不準確
[0004]膜式燃氣表的計量基本原理是依靠一個皮膜分割了兩個計量室作為標準體積作為計量的基本計量分度，并且是以體積為計量單位的(通常為立方米)。假如一個計量室為1L,那么I立方米的燃氣即由1000個計量室分度的燃氣的累積。但是，眾所周知，氣體的體積對溫度和壓強都極為敏感；即使對相同的體積，在不同的溫度和壓強下，所包含的物質(zhì)的多少也是很大差異的。對于燃氣而言，真正有有效支持的燃燒的，是所含物質(zhì)的多少(即燃氣的質(zhì)量或者燃氣的物質(zhì)的量)，因此，單純的以體積為分度計量是不合理的。
[0005](2)長時間使用后的計量失準
[0006]膜式燃氣表中的皮膜通常由橡膠制作，是具有一定彈性的，在長時間的使用中，橡膠會出現(xiàn)彈性疲勞，皮膜的充脹和收縮都會改變。更為嚴重的是，燃氣中所含微量的硫在長時間與橡膠皮膜的接觸中，會使橡膠的彈性會逐漸減弱，皮膜的形變會加速加劇。這樣每一計量室的氣體的體積也就和出廠時的體積產(chǎn)生了很大的差異，并且這種差異是不可逆的，長時間使用后計量的誤差會越來越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種燃氣表，能保證在不同溫度、壓強下實現(xiàn)對管道內(nèi)燃氣的準確計量，并且具有使用壽命長的優(yōu)點。
[0008]實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0009]一種燃氣表，包括進氣管道、出氣管道、控制模塊以及至少一個腔體，其中:
[0010]所述腔體的入氣端連接所述進氣管道，出氣端連接所述出氣管道；
[0011 ] 所述腔體的入氣端安設(shè)有進氣閥門，所述腔體的出氣端安設(shè)有出氣閥門；
[0012]所述腔體內(nèi)部安裝有壓強傳感器和溫度傳感器；
[0013]所述壓強傳感器測量所述腔體內(nèi)壓強并傳輸給所述控制模塊；
[0014]所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度并傳輸給所述控制模塊；
[0015]所述控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)壓強以及接收的壓強控制所述進氣閥門和出氣閥門的打開/閉合完成進出氣過程，并根據(jù)預(yù)設(shè)壓強和接收的溫度計算出一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量和燃氣的式量實現(xiàn)對燃氣的計量。
[0016]上述的燃氣表中，預(yù)設(shè):進氣壓強Plin和出氣壓強Plout，并且Plout < Plin ；
[0017]所述控制模塊打開所述進氣閥門進氣，并在腔體內(nèi)壓強達到進氣壓強Plin時關(guān)閉所述進氣閥門，此時所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度Tlin并傳輸給所述控制模塊；所述控制模塊打開所述出氣閥門出氣，并在腔體內(nèi)壓強達到出氣壓強Plout時關(guān)閉所述出氣閥門，此時所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度Tlout并傳輸給所述控制模塊；
[0018]所述控制模塊計算出一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量nvl = (Plin.Vl)/(R.Tlin)-(Plout.VI)/(R.Tlout) = Vl/R(Plin/Tlin-Plout/Tlout)；
[0019]其中:V1表示所述腔體的體積；R表示氣體常數(shù)；
[0020]所述控制模塊根據(jù)物質(zhì)的量nvl計算出燃氣的體積或者質(zhì)量。
[0021]上述的燃氣表中，所述腔體的數(shù)量是兩個或者兩個以上時，所述控制模塊控制一個腔體的出氣閥門閉合時，控制下一個腔體的出氣閥門打開。
[0022]上述的燃氣表中，所述控制模塊包括:
[0023]用作控制并分別連接所述進氣閥門、出氣閥門、壓強傳感器和溫度傳感器的MCU (中央處理器)；
[0024]用于提供時鐘并連接所述MCU的RTC (實時時鐘)；
[0025]連接所述MCU的IXD (液晶驅(qū)動);
[0026]連接MCU的若干通信接口 ；
[0027]用于存儲數(shù)據(jù)且連接所述MCU的存儲電路；以及
[0028]用于供電的電源。
[0029]上述的燃氣表中，所述腔體由金屬或者陶瓷構(gòu)成。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用不與燃氣中任何化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)的固體硬物質(zhì)構(gòu)成腔體，使得在進氣和出氣過程中，氣體的體積不會發(fā)生改變。因此，避免了由于皮膜被硫化失活造成的計量累積誤差。并且，在進氣出氣時，均對氣體進行了不同壓強和溫度的測量，避免了壓強和溫度對氣體體積的影響，可以極大的提升長期計量的準確性，并且適宜于溫差較大的場所使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的燃氣表的一實施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2是本發(fā)明的燃氣表中控制模塊的一實施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0034]本發(fā)明的一種燃氣表，包括進氣管道(IN)、出氣管道(OUT)、控制模塊以及至少一個腔體，其中:
[0035]腔體的入氣端連接進氣管道，出氣端連接出氣管道；
[0036]腔體的入氣端安設(shè)有進氣閥門，腔體的出氣端安設(shè)有出氣閥門；
[0037]腔體內(nèi)部安裝有壓強傳感器和溫度傳感器；
[0038]壓強傳感器測量腔體內(nèi)壓強并傳輸給控制模塊；溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度并傳輸給控制模塊；控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)壓強以及接收的壓強控制所述進氣閥門和出氣閥門的打開/閉合完成進出氣過程，并根據(jù)預(yù)設(shè)壓強和接收的溫度計算出一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量和燃氣的式量實現(xiàn)對燃氣的計量。
[0039] 請參閱圖1，為本發(fā)明的一實施例的結(jié)構(gòu)圖，此實施例中，腔體的數(shù)量是三個，分別為腔體Vl、腔體V2、腔體V3，腔體Vl對應(yīng)進氣閥門Kl、出氣閥門Κ1'、壓強傳感器Pl和溫度傳感器Tl ;腔體V2對應(yīng)進氣閥門K2、出氣閥門K2’、壓強傳感器P2和溫度傳感器T2 ;腔體V3對應(yīng)進氣閥門K3、出氣閥門K3’、壓強傳感器P3和溫度傳感器T3 ；
[0040]以腔體Vl為例，已知進氣管道壓強為Pin，大氣壓強為PO，那么Pl上設(shè)置了兩個門限指標，進氣壓強Plin，需滿足Plin < Pin ;出氣壓強Plout，需滿足PO < Plout < Plin。
[0041]對腔體Vl的測量步驟如下:
[0042](I)打開K1，由于進氣端壓強較高，腔體Vl開始進氣，壓強傳感器Pl開始工作，當內(nèi)部壓強達到預(yù)設(shè)值Plin時，關(guān)閉K1，此時溫度傳感器Tl記錄溫度為Tlin。
[0043](2)打開K1’，由于腔體內(nèi)部壓強較高，腔體Vl開始向K2方向出氣，壓強傳感器Pl開始工作，當內(nèi)部壓強達到預(yù)設(shè)值Plout時，關(guān)閉K2，此時溫度傳感器記錄溫度為Tlout。此時完成了一次的進氣和出氣過程。
[0044](3)由于氣體的特性符合克拉伯龍方程式PV = nRT，P表示壓強、V表示氣體體積、η表示物質(zhì)的量、T表示絕對溫度、R表示氣體常數(shù)。所有氣體R值均相同,則n = PV/RT。
[0045]那么，根據(jù)計算便可得知在Vl的進氣過程中，一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量nVl如下:
[0046]nvl = (Pl in.VI) / (R.Tlin) - (Plout.VI) / (R.Tlout)
[0047]= Vl/R(Plin/Tlin-Plout/Tlout)
[0048]當計算出物質(zhì)的量時，那么不論是求得燃氣標準的體積或者燃氣的質(zhì)量，均十分輕易，已知燃氣為CO，CO的式量28。
[0049]體積V = nvl.22.41/mol (標準大氣壓下,標準溫度溫)，質(zhì)量m = 28.nvl。
[0050]當然，本發(fā)明不僅適用于燃氣，還可適用于密閉管道中的其它已知式量的氣體。
[0051]為了保證燃燒是一個連續(xù)的過程，因此在燃氣表的內(nèi)部，設(shè)計了多個與Vl相同的模塊，當Vl中的Κ關(guān)閉后，則V2中的K2’打開，以此類推，這樣進氣過程和出氣過程就連續(xù)了，燃燒便可以持續(xù)進行。
[0052]從上述步驟可以看出，由于在進氣和出氣過程中，氣體的是在一個硬質(zhì)的腔體中完成的，氣體的體積不會發(fā)生改變。因此，在計量中規(guī)避了由于皮膜被硫化失活造成的計量累積誤差。并且在進氣出氣時，均對氣體進行了不同壓強和溫度的測量，規(guī)避了壓強和溫度對氣體體積的影響，可以極大的提升長期計量的準確性，并且適宜于溫差較大的場所使用。
[0053]請參閱圖2，控制模塊的一實施例，此時實例中，控制模塊包括:MCU11、RTC12、IXD13、其他外部接口 14、存儲電路15和電源16，
[0054]MCUll分別連接進氣閥門K1、K2、K3，出氣閥門Κ1’、Κ2’、Κ3’，壓強傳感器Ρ1、Ρ2、Ρ3，溫度傳感器T1、T2、T3，RTC12，IXD13，其他外部接口 14，存儲電路15和電源16，其中:
[0055]RTC12為整個系統(tǒng)提供精準的實時鐘；IXD13為液晶驅(qū)動；其他外部接口 14包含了多種通用型的通信接口，如485接口、M-Bus接口、SP1、串口等；存儲電路15負責存儲計量中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)；電源16負責給整個系統(tǒng)供電。在圖中可以看到溫度傳感器Tl，壓強傳感器Pl和開關(guān)KU Κ作為其中一個模組接在主控MCUll上，同樣還有多個這樣的模組均照此接入。
[0056]當然，控制模塊也可以采用其他方式實現(xiàn)。例如可以使用滿足系統(tǒng)需要的SoC(Systemon Chi p的縮寫,稱為芯片級系統(tǒng))方案取代，并不僅限于圖2的設(shè)計。
[0057]當進氣過程開始時，MCUll控制打開K1，同時通過RTC12開始精確的控制Kl、K1’打開或者閉合的時間，以保證整個系統(tǒng)可以高效的進行工作。同時，獨立的RTC可以保證系統(tǒng)符合目前階梯結(jié)算的整體時間。MCUll內(nèi)設(shè)的程序可以完成上述的計算過程，并將計量的結(jié)果傳送給存儲電路進行存儲。
[0058]以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種燃氣表，其特征在于，包括進氣管道、出氣管道、控制模塊以及至少一個腔體，其中: 所述腔體的入氣端連接所述進氣管道，出氣端連接所述出氣管道； 所述腔體的入氣端安設(shè)有進氣閥門，所述腔體的出氣端安設(shè)有出氣閥門； 所述腔體內(nèi)部安裝有壓強傳感器和溫度傳感器； 所述壓強傳感器測量所述腔體內(nèi)壓強并傳輸給所述控制模塊； 所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度并傳輸給所述控制模塊； 所述控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)壓強以及接收的壓強控制所述進氣閥門和出氣閥門的打開/閉合完成進出氣過程，并根據(jù)預(yù)設(shè)壓強和接收的溫度計算出一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量和燃氣的式量實現(xiàn)對燃氣的計量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣表，其特征在于， 預(yù)設(shè):進氣壓強Plin和出氣壓強Plout，并且Plout < Plin ； 所述控制模塊打開所述進氣閥門進氣，并在腔體內(nèi)壓強達到進氣壓強Plin時關(guān)閉所述進氣閥門，此時所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度Tlin并傳輸給所述控制模塊；所述控制模塊打開所述出氣閥門出氣，并在腔體內(nèi)壓強達到出氣壓強Plout時關(guān)閉所述出氣閥門，此時所述溫度傳感器采集腔體內(nèi)溫度Tlout并傳輸給所述控制模塊； 所述控制模塊計算出一次轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量nvl = (Plin *V1)/(R.Tlin) - (Plout *V1)/(R.Tlout) = Vl/R(Plin/Tlin-Plout/Tlout)； 其中:V1表示所述腔體的體積；R表示氣體常數(shù)； 所述控制模塊根據(jù)物質(zhì)的量nvl計算出燃氣的體積或者質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣表，其特征在于，所述腔體的數(shù)量是兩個或者兩個以上時，所述控制模塊控制一個腔體的出氣閥門閉合時，控制下一個腔體的出氣閥門打開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃氣表，其特征在于，所述控制模塊包括: 用作控制并分別連接所述進氣閥門、出氣閥門、壓強傳感器和溫度傳感器的MCU ； 用于提供實時鐘并連接所述MCU的RTC ； 連接所述MCU的LCD ; 連接MCU的若干通信接口 ； 用于存儲數(shù)據(jù)且連接所述MCU的存儲電路；以及 用于供電的電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣表，其特征在于，所述腔體由金屬或者陶瓷構(gòu)成。
【文檔編號】G01F15/07GK103983317SQ201410245344
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】王甲, 傅代軍, 陳立軍 申請人:上海貝嶺股份有限公司