專利名稱：智能能量測(cè)量控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量能量的儀表裝置，進(jìn)一步是指通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行智能化自動(dòng)測(cè)量和控制的一種智能能量測(cè)量控制儀。
傳統(tǒng)的水、蒸汽、空氣的測(cè)量計(jì)量，均以體積或重量為流量單位來進(jìn)行，這種測(cè)量計(jì)量方式，一方面沒有實(shí)現(xiàn)計(jì)量狀態(tài)基準(zhǔn)的統(tǒng)一，另一方面不能真正反映被測(cè)量的水、蒸汽、空氣所具有的能量的本質(zhì)，測(cè)量精度比較低，適用范圍小，不利于實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試、控制和管理。目前國內(nèi)外一些廠家研制的流量測(cè)量智能儀表，它只能進(jìn)行流量測(cè)量，而不同時(shí)具備控制和通訊功能，并且由于數(shù)學(xué)模型的逼近程度低，測(cè)量誤差較大，通用性差。
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種直接以能量為計(jì)量單位的不僅能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、而且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和通訊的具有高精度和寬適用范圍的智能能量測(cè)量控制儀。
參見

圖1本實(shí)用新型電原理方框圖，本實(shí)用新型的解決方案如下。其電路部分由模擬信號(hào)輸入與模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)、單片微處理器與外圍電路(2)、鍵盤電路(3)、顯示與打印電路(4)、輸出控制電路(5)、通訊接口電路(6)及系統(tǒng)電源(7)組成，上述電路的連接關(guān)系是，模擬信號(hào)輸入與模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)的數(shù)據(jù)輸出端和控制輸入端分別跟單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸入端和控制輸出端相連，單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸出端和控制輸出端分別跟顯示與打印電路(4)的數(shù)據(jù)輸入端和控制輸入端相接，輸出控制電路(5)的數(shù)據(jù)輸入端和控制輸入端分別連在單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸出端和控制輸出端，通訊接口電路(6)的輸入通訊接口和輸出通訊接口分別跟單片微處理器與外圍電路(2)的輸入通訊接口和輸出通訊接口相接，鍵盤電路(3)的鍵數(shù)據(jù)輸出端接在單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸入端，系統(tǒng)電源(7)的輸出端與整個(gè)裝置的電路(1至6)的外接電源端相連。
具有上述電路結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型在具體使用時(shí)，將其電路部分主要裝在一個(gè)金屬外殼內(nèi)部，并在外殼正面裝有電源開關(guān)、鍵盤、打印頭及顯示器件，外殼后部裝有接口插座，接口插座可將外部傳感器送來的模擬電信號(hào)輸入給本裝置，也可將本裝置的信號(hào)輸出到有關(guān)控制器，并可實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)運(yùn)行，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。工作時(shí)，電路(1)將輸入的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送至電路(2)，同時(shí)電路(2)又對(duì)電路(1)進(jìn)行控制，它在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與計(jì)算后，分別將信號(hào)送給電路(4)以顯示有關(guān)內(nèi)容和打印有關(guān)數(shù)據(jù)，將信號(hào)送給電路(5)以實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的模糊控制，將信號(hào)送給電路(6)以給本實(shí)用新型外部提供遠(yuǎn)距離測(cè)量和控制，電路(3)的鍵數(shù)據(jù)輸入給電路(2)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)儀器參數(shù)的修改和發(fā)布其它命令，系統(tǒng)電源(7)給整個(gè)電路裝置提供工作電源和標(biāo)準(zhǔn)參考電壓。因此，用戶不但可以通過鍵盤電路(3)預(yù)置各種參數(shù)進(jìn)入單片微處理器與外圍電路(2)以供處理，而且還可通過鍵盤電路(3)進(jìn)入單片微處理器與外圍電路(2)要求顯示。單片微處理器與外圍電路(2)在軟件的配合下，通過對(duì)模擬信號(hào)輸入與模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)輸送來的數(shù)字信號(hào)和鍵盤電路(3)輸送來的各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和處理后，可供其它電路進(jìn)行各種控制和顯示。
本實(shí)用新型直接以能量為計(jì)量單位，根據(jù)對(duì)能量的各種測(cè)量量進(jìn)行多元多回歸數(shù)學(xué)逼近所建立的數(shù)學(xué)模型來設(shè)計(jì)軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的快速準(zhǔn)確測(cè)量與模糊控制。設(shè)計(jì)軟件時(shí)所根據(jù)的數(shù)學(xué)模型如下(1)飽和水蒸汽模型，包括飽和水蒸汽密度模型和飽和水蒸汽能量模型；(2)過熱水蒸汽模型，包括過熱水蒸汽密度模型和過熱水蒸汽能量模型；(3)壓縮空氣模型，包括壓縮空氣密度模型和壓縮空氣能量模型；(4)水模型，包括水密度模型和水能量模型；(5)本儀器的能量計(jì)量模型，即根據(jù)菱形桿均速管流量傳感器的特點(diǎn)，選用菱形桿均速管流量傳感器配套所建立的能量計(jì)量模型。
本實(shí)用新型適應(yīng)能源管理現(xiàn)代化的需要，以單片微處理器為計(jì)算和控制的中央器件，直接以能量為計(jì)量單位，對(duì)水、蒸汽、空氣的密度與能量模型采用多元多回歸數(shù)學(xué)逼近，建立了一種寬范圍高精度的數(shù)學(xué)模型和模糊控制方式，具有測(cè)量和控制的雙重功能，既可作為現(xiàn)場儀器單獨(dú)使用，又可作為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的終端儀器，實(shí)現(xiàn)能量的自動(dòng)化測(cè)量控制。由于它直接以能量為計(jì)量單位，故無需花費(fèi)人工進(jìn)行水、蒸汽、空氣的當(dāng)量能量轉(zhuǎn)換計(jì)算，從而方便了能源的科學(xué)管理和控制，也擴(kuò)大了水、蒸汽、空氣的測(cè)量參數(shù)范圍，提高了測(cè)量精度，增強(qiáng)了儀表的通用性。這種對(duì)能量測(cè)量控制的全微機(jī)化、自動(dòng)化和通用化，有利于微機(jī)能源管理控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型加以進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型的電原理方框圖；圖2為圖1本實(shí)用新型電原理方框圖中電路(1)至電路(6)的一種具體電路的原理圖；圖3為圖1本實(shí)用新型電原理方框圖中系統(tǒng)電源(7)的一種具體電路的原理圖。
參見圖2，模擬信號(hào)輸入與模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)由A／D轉(zhuǎn)換器IC1、或門IC20－3與IC20－4、非門IC21－1與IC21－2、穩(wěn)壓管DW1、電阻R1與R2及電容C1與C2組成。IN為本儀器裝置的模擬信號(hào)輸入口，IC1具有八路模擬信號(hào)輸入口IN0至IN7，因而儀器可巡環(huán)測(cè)量八種不同的參量。在圖2中，R1、R2、C1、C2及DW1相應(yīng)為八組。單片微處理器與外圍電路(2)由單片微處理器IC2、程序存貯器IC3、數(shù)據(jù)鎖存器IC4、地址鎖存器IC5、時(shí)鐘集成電路IC6、譯碼器IC7與IC9、D觸發(fā)器IC8、與非門IC19－1與IC19－2、或門IC20－1與IC20－2、非門IC21－3、晶體振蕩器JT1與JT2、二極管D1至D3、發(fā)光二極管LED1、電阻R3至R7、電容C3至C10及干電池E組成，其中干電池E與二極管D1組成單片微處理器停電保護(hù)電路，以便在本儀器工作電源斷電的情況下保持儀器原有的測(cè)量數(shù)據(jù)資料。程序存貯器IC3通過單片微處理器IC2的端口P0、P2和控制線
與單片微處理器IC2相連，A／D轉(zhuǎn)換器IC1通過單片微處理器IC2的數(shù)據(jù)總線DB及控制線
地址譯碼器IC9與單片微處理器IC2相連接。鍵盤電路(3)由鍵盤KB和電阻R11至R18組成。顯示與打印電路(4)包括由擴(kuò)展接口電路IC13、譯碼器IC14、驅(qū)動(dòng)器IC15與IC16、功能顯示發(fā)光二極管LED2至LED4及數(shù)碼顯示管LED5組成的顯示電路和打印機(jī)PRT。擴(kuò)展接口電路IC13通過數(shù)據(jù)總線DB和控制線
T0、T1與單片微處理器IC2連接，同時(shí)IC13通過端口OUTA、OUTB、SL與顯示電路連接，通過端口SL、RL與鍵盤KB連接，打印機(jī)PRT通過數(shù)據(jù)總線DB、P2及控制線
與單片微處理器IC2連接。輸出控制電路(5)由D／A轉(zhuǎn)換器IC10、集成運(yùn)放IC11與IC12、三極管T1與T2、電位器W1、電阻R8至R10及電容C11組成，OUT1為輸出控制口，通過接口插座與被控部件連接，其中IC11、IC12、T1、T2、R8、R10及W1組成一個(gè)跟隨器，以提高對(duì)被控部件的驅(qū)動(dòng)能力。D／A轉(zhuǎn)換器IC10通過數(shù)據(jù)總線DB及控制線
與單片微處理器IC2相連接，同時(shí)還與集成運(yùn)放IC11和IC12相連。通訊接口電路(6)包括由電平轉(zhuǎn)換集成電路IC17構(gòu)成的輸出接口和由電平轉(zhuǎn)換集成電路IC18構(gòu)成的輸入接口，IC17和IC18分別與單片微處理器IC2的發(fā)送端
和接收端
相接。
圖2所示電路的工作原里如下。IC2通過端口P0在ALE控制線的作用下，將低位地址鎖存在地址鎖存器IC5，然后與端口P2送去的高位地址一起送到IC3的地址端，在控制線
的控制作用下，IC3中的指令或常數(shù)值再通過IC3的數(shù)據(jù)端經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB送到IC2的端口P0，進(jìn)入單片微處理器IC2中。IC2通過端口P0將地址鎖存在地址鎖存器IC5中，通過譯碼器IC9譯碼，在控制線
的控制作用下，啟動(dòng)IC1，將現(xiàn)場外部傳感器或變送器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)限幅后送入IC1的模擬輸入端，在IC1內(nèi)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變換成數(shù)字量之后，IC1再通過數(shù)據(jù)端將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB送到IC2的端口P0，在地址譯碼器IC9和控制線
的控制作用下，將數(shù)據(jù)送入IC2中，IC2按照程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。IC2通過端口P0經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB將運(yùn)算處理后的數(shù)據(jù)送給IC10的數(shù)據(jù)端，并在IC9及控制線
的作用下，將數(shù)據(jù)送入IC10，IC10通過模擬輸出端輸出，送給放大器及電流轉(zhuǎn)換電路，將模擬輸出量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)號(hào)輸出給控制裝置進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。IC2通過端口P0經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB分別在控制線
和
及IC9的控制作用下，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，而IC17和IC18分別通過發(fā)送端
和接收端
，發(fā)送和接收信號(hào)。IC2通過端口P0經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB在端口P1和控制線
、
的控制作用下，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。IC13再通過端口OUTA、OUTB和SL將IC2送來的數(shù)據(jù)送給IC14，再由IC15、IC16驅(qū)動(dòng)顯示電路進(jìn)行數(shù)字顯示，而通過端口SL和PL掃描接收鍵盤KB的鏈值并將它送給IC2。IC2通過端口P0經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB在端口P2及控制線
的控制作用下，將數(shù)據(jù)送給打印機(jī)PRT，并啟動(dòng)PRT進(jìn)行打印。
參見圖3，該圖給出了系統(tǒng)電源(7)的一種常見電路的實(shí)施例。
系統(tǒng)電源(7)包括由電源開關(guān)K、熔斷器BX及變壓器B組成的交流變壓部分，由整流橋堆QL1、精密集成穩(wěn)壓塊IC21、電位器W2、電阻R19與R20及電容C12至C15組成的＋VREF輸出，由整流橋堆QL2、三端集成穩(wěn)壓塊IC22及電容C16至C19組成的＋VCC輸出，和由整流橋QL3、三端集成穩(wěn)壓塊IC23與IC24及電容C20至C27組成的V＋與V－輸出。
權(quán)利要求1.一種通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行智能化自動(dòng)測(cè)量和控制的智能能量測(cè)量控制儀，其特征在于，電路部分由模擬信號(hào)輸入與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)、單片微處理器與外圍電路(2)、鍵盤電路(3)、顯示與打印電路(4)、輸出控制電路(5)、通訊接口電路(6)及系統(tǒng)電源(7)組成，模擬信號(hào)輸入與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)的數(shù)據(jù)輸出端和控制輸入端分別跟單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸入端和控制輸出端相連，單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸出端和控制輸出端分別跟顯示與打印電路(4)的數(shù)據(jù)輸入端和控制輸入端相接，輸出控制電路(5)的數(shù)據(jù)輸入端和控制輸入端分別連在單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸出端和控制輸出端，通訊接口電路(6)的輸入通訊接口和輸出通訊接口分別跟單片微處理器與外圍電路(2)的輸入通訊接口和輸出通訊接口相接，鍵盤電路(3)的鍵數(shù)據(jù)輸出端接在單片微處理器與外圍電路(2)的數(shù)據(jù)輸入端，系統(tǒng)電源(7)的輸出端與整個(gè)裝置的電路(1至6)的外接電源端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的智能能量測(cè)量控制儀，其特征在于，模擬信號(hào)輸入與模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)由A／D轉(zhuǎn)換器IC1、或門IC20－3與IC20－4、非門IC21－1與IC21－2、穩(wěn)壓管DW1、電阻R1與R2及電容C1與C2組成，單片微處理器與外圍電路(2)由單片微處理器IC2、程序存貯器IC3、數(shù)據(jù)鎖存器IC4、地址鎖存器IC5、時(shí)鐘集成電路IC6、譯碼器IC7與IC9、D觸發(fā)器IC8、與非門IC19－1與IC19－2、或門IC20－1與IC20－2、非門IC21－3、晶體振蕩器JT1與JT2、二極管D1至D3、發(fā)光二極管LED1、電阻R3至R7、電容C3至C10及干電池E組成，程序存貯器IC3通過單片微處理器IC2的端口P0、P2和控制線
與單片微處理器IC2相連，A／D轉(zhuǎn)換器IC1通過單片微處理器IC2的數(shù)據(jù)總線DB及控制線
地址譯碼器IC9與單片微處理器IC2相連接，鍵盤電路(3)由鍵盤KB和電阻R11至R18組成，顯示與打印電路(4)包括由擴(kuò)展接口電路IC13、譯碼器IC14、驅(qū)動(dòng)器IC15與IC16、發(fā)光二極管LED2至LED4及數(shù)碼顯示管LED5組成的顯示電路和打印機(jī)PRT，擴(kuò)展接口電路IC13通過數(shù)據(jù)總線DB和控制線
、
、T0、T1與單片微處理器IC2連接，通過IC13通過端口OUTA、OUTB、SL與顯示電路連接，通過端口SL、RL與鍵盤KB連接，打印機(jī)PRT通過數(shù)據(jù)總線DB、P2及控制線
與單片微處理器IC2連接，輸出控制電路(5)由D／A轉(zhuǎn)換器IC10、集成運(yùn)放IC11與IC12、三極管T1與T2、電位器W1、電阻R8至R10及電容C11組成，D／A轉(zhuǎn)換器IC10通過數(shù)據(jù)總線DB及控制線
與單片微處理器IC2相連接，同時(shí)還與集成運(yùn)放IC11和IC12相連，通訊接口電路(6)包括由電平轉(zhuǎn)換集成電路IC17構(gòu)成的輸出接口和由電平轉(zhuǎn)換集成電路IC18構(gòu)成的輸入接口，IC17和IC18分別與單片微處理器IC2的發(fā)送端
和接收端
相接。
專利摘要智能能量測(cè)量控制儀由模擬信號(hào)輸入與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(1)、單片微處理器與外圍電路(2)、鍵盤電路(3)、顯示與打印電路(4)、輸出控制電路(5)、通訊接口電路(6)及系統(tǒng)電源(7)組成，單片微處理器配以適合的軟件，直接以能量為計(jì)量單位，對(duì)水、蒸汽、空氣的密度與能量模型采用多元多回歸數(shù)學(xué)逼近，建立了一種寬范圍高精度的數(shù)學(xué)模型和模糊控制方式，具有測(cè)量和控制的雙重功能，既可作為現(xiàn)場儀器單獨(dú)使用，又可作為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的終端儀器。
文檔編號(hào)G05B15/00GK2166474SQ93234009
公開日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1993年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月25日
發(fā)明者朱榮輝, 周友云, 張帆, 滕召勝, 唐樹光, 曾廣蘭, 周坤 申請(qǐng)人:湖南白云家用電器總廠