專利名稱：水流量監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水流量的監測裝置。
目前，水用戶一般采用由孔板、差壓變送器、開方器、比例積算器及動圈指示儀等組成的水流量檢測裝置測量用水量。但該裝置僅能根據輸入與水流量相關的差壓信號換算和記錄水管道中水的瞬時流量及累積流量，如果用戶出于為自身局部利益的不良動機而改動用水累積流量，該檢測裝置則顯示與實際用水不相符的虛假計量數值。顯而易見，水管部門不能對用戶是否按計劃合理用水實施有效的監督，容易產生用戶超量采水或違法用水，使水資源造成不應有的浪費和損失。
本實用新型的目的是為克服現有技術僅能根據輸入與水流量相關的差壓信號而測得水的瞬時流量及累積流量，不能對用水情況實行監督的缺點，設計一種既可測量用戶水的流量又可監督用戶用水情況的水流量監測裝置，它可實時輸入和存貯動力電流信號與水管道中的瞬時流量，并依需要定時打印出兩者的變化曲線，通過比對可分析判斷所顯示的數字與用戶實際用水量是否相符，為水管部門提供監督水用戶計劃合理用水的有效技術手段。
本實用新型的目的是這樣實現的它包括孔板、差壓變送器以及電流互感器、交流電流變送器及包括輸入電路A、輸入電路B、單片機IC1、地址鎖存器IC2、程序存貯器IC3、數據存貯器IC4、多路開關IC5、V/F轉換器IC6、脈沖整形電路IC7、光電耦合器IC8、總線驅動器IC9、字型驅動器IC10、字位驅動器IC11、硬時鐘電路IC12、微型打印機接口IC13、七位數碼顯示器7×LED、功能開關K1、K2、K3、K4、K5的水流量監測儀，其中孔板鑲固在水管道的內周壁上，孔板的中部設有圓錐形透孔，孔板兩側的水差壓信號ΔP經引壓管接入差壓變送器相互隔斷的正負容室，由差壓變送器轉換為0-10mAD.C的電流信號I1接輸入電路A后分時與多路開關IC5相聯接；在水泵電機輸入動力線處設置的電流互感器產生0-5AA.C電流信號接入交流電流變送器，經交流電流變送器轉換為0-10mAD.C的電流信號I2接輸入電路B后分時與多路開關IC5相聯接，IC5的輸出端與V/F轉換器IC6的輸入端相接，IC6的輸出端與脈沖整形電路IC7的輸入端相接，IC7的輸出端與光電耦合器IC8的輸入端相接，IC8的輸出端接入單片機IC1的輸入T0口；單片機IC1的P2口分別與程序存貯器IC3、數據存貯器IC4的高八位地址線相接；單片機IC1的P0口與地址鎖存器IC2的輸入端相接，其輸出端與程序存貯器IC3及數據存貯器IC4的低八位地址線相接，同時P0口還分別與IC3、IC4、硬實時時鐘電路IC12、微型打印機接口IC13、總線驅動器IC9各輸入端相接，作為數據總線傳送數據，總線驅動器IC9的輸出端分別與字型驅動器IC10、字位驅動器IC11的輸入端相接，字型驅動器IC10的輸出端與七位數碼顯示器7×LED的各數碼的八段引腳并聯相接，字位驅動器IC11的七個輸出端分別與七位數碼顯示器7×LED的對應碼位線相接，字位驅動器IC11其中的五條輸出線還分別與功能開關K1、K2、K3、K4、K5中的一個接點相接，各功能開關的公共接點與單片機IC1的輸入P1，3口相接，用以實現不同的操作功能。
本實用新型優點主要有1、本裝置構思科學，結構合理，加工制作容易，制作成本較低，安裝維修管理簡便，工作性能可靠性較高，計量較精確；2、本裝置接收差壓變送器及交流電流變送器輸出的兩組信號，便于對其進行比對判斷，既可測量用戶用水量，又可監督用戶有計劃合理用水，克服了用戶改動用水累積量、手動復零及儀表斷電等造成的計量不符實際的現象，為水資源管理工作提供了有效的管理手段；3、本裝置通過監督自備井用戶按計劃合理用水，以技術手段與法制管理手段共同有效地推動計劃用水和節約用水工作的開展，使保護地下水資源有了切實的保障，通過本裝置監督功能實現節約用水，同時本裝置比現有裝置成本低，也節省了開支，具有顯著的社會效益、經濟效益以及廣闊的推廣應用前景。
以下結合附圖給出的實施例，對本實用新型作進一步說明

圖1為水流量監測裝置的結構原理示意圖。
參照圖1所示，如前文所述，本裝置包括孔板1、差壓變送器2，還包括電流互感器3、交流電流變送器4及含有輸入電路A、輸入電路B、單片機IC1、地址鎖存器IC2、程序存貯器IC3、數據存貯器IC4、多路開關IC5、V/F轉換器IC6、脈沖整形電路IC7、光電耦合器IC8、總線驅動器IC9、字型驅動器IC10、字位驅動器IC11、硬時鐘電路IC12、微型打印機接口IC13、七位數碼顯示器7×LED、功能按鍵K1、K2、K3、K4、K5組成的水流量監測儀，其中在主水管道上裝設固定有孔板1，由水泵抽出的地下水流入主水管道，在孔板1兩側形成的差壓信號ΔP經引壓管引入差壓變送器2的正負容室中，差壓變送器2的差壓-電流轉換機構將ΔP信號轉換為0-10mAD.C的標準統一電流信號I1。根據流量測量原理，水管道內的瞬時流量q與孔板1兩側的差壓信號ΔP的平方根成正比，而差壓變送器2輸入的差壓信號ΔP與輸出的0-10mAD.C電流信號I1成正比，因此q與I1的平方根成正比。I1電流信號經輸入電路A送入水流量監測儀后，經其對I1實現開方運算并經一定的標度變換即可得出瞬時流量q的大小，對該瞬時流量可以顯示，又可隨時間進行積分得出水的累積流量Q，完成對水流量的測量。
水泵電機的交流電流i經電流互感器3轉換成0-5AA.C，送入交流電流變送器4轉換為0-10mAD.C電流信號I2，電流互感器3輸出的0-5AA.C交流電流信號與交流電流i及經過交流電流變送器4轉換為0-10mAD.C的直流電流信號I2均成正比。I2電流信號經輸入電路B送入水流量監測儀，將I2轉換為數字量并經一定的標度變換而完成對交流電流i的測量。
本裝置的交流電流變換器4采用市場通用的標準件，水流量監測儀包括前文已述的各部分，它采用MCS-51系列單片微型計算機作為智能元件，配備有外圍電路，借助軟件開發來完成對水流量的測量和監督。本實施例采用的元器件是IC1單片機-MCS-51系列8031IC2地址鎖存器-74LS373IC3程序存貯器-2764 IC4數據存貯器-2864IC5多路開關-CD4051 IC6V/F轉換器-LM331IC7脈沖整形電路-CD40106BIC8光電耦合器-4N25IC9總線驅動器-74LS245 IC10字型驅動器-74LS373IC11字位驅動器-74LS373 IC12硬時鐘電路-MC146818IC13-TPμP40A微型打印機接口七位數碼顯示器-7×LEDK1、K2、K3、K4、K5功能開關采用按鍵開關。
由差壓變送器2輸出的0-10mAD.C電流信號I1及交流電流變送器4輸出的0-10mAD.C電流信號I2分別通過輸入電路A及B轉換成電壓信號V1、V2經過多路開關IC5分時送入V/F轉換器IC6轉換為脈沖信號，再輸入脈沖整形電路IC7經過脈沖整形后，送入光電耦合器IC8內消除信號干擾接入單片機IC1的T0口。
自單片機IC1的T0口輸入的上述兩組信號，經軟件運算得出瞬時流量q與交流電流i，將這兩個參數定時存貯在數據存貯器IC4內并使數據在其掉電后不會丟失。本數據存貯器如果設定每半小時存貯一組數據，可連續存貯兩個月以上的容量。硬實時時鐘電路IC12在初始設定后，當掉電后又上電時，具有可給出上電時的日期和時間的功能，使其掉電后再上電時不需要重新設定日期和時間，并保留原累積流量值，即可接續對水流量的測量和記錄，時鐘按實時日期和時間繼續運行。通過微型打印機接口IC13可實現打印瞬時流量q及交流電流以i的曲線，七位數碼器7×LED用以顯示累積流量，瞬時流量、日期、時間等參數。
水流量監測儀各元器件及電路均裝設在一個儀表殼體內。
本裝置是通過對瞬時流量q與交流電流i進行測量、存貯和記錄。當需要打印時，將微型打印機接在微型打印接口處，按動對應的功能按鍵，即打印出水的瞬時流量q與交流電流i的曲線，將兩曲線進行比較就可判斷出水用戶的用水情況，實現對水用戶用水情況進行監測。當交流電流i沒有變化或較大而瞬時流量q過小時，說明瞬時流量q表示的不真實，即可認為水用戶在用水方面存在問題，如果兩曲線中交流電流i增大，瞬時流量q亦增大且增幅相當，則說明記錄的瞬時流量q是符合實際的，表明記錄的是水用戶的實際用水量。
本裝置經實際試驗和試用達到了設計指標和要求，取得了好效果。
權利要求1.一種包括孔板(1)、差壓變送器(2)的水流量監測裝置，其特征為還包括電流互感器(3)、交流電流變送器(4)及包括輸入電路A、輸入電路B、單片機IC1、地址鎖存器IC2、程序存貯器IC3、數據存貯器IC4、多路開關IC5、V/F轉換器IC6、脈沖整形電路IC7、光電耦合器IC8、總線驅動器IC9、字型驅動器IC10、字位驅動器IC11、硬時鐘電路IC12、微型打印機接口IC13、七位數碼顯示器7×LED、功能開關K1、K2、K3、K4、K5的水流量監測儀，其中孔板(1)鑲固在水管道的內周壁上，孔板(1)的中部設有圓錐形透孔，孔板(1)兩側的水差壓信號ΔP經引壓管接入差壓變送器(2)相互隔斷的正負容室，由差壓變送器(2)轉換為0-10mAD.C的電流信號I1接輸入電路A后分時與多路開關IC5相聯接；在水泵電機輸入動力線處設置的電流互感器(3)產生0-5AA.C電流信號接入交流電流變送器(4)，經交流電流變送器(4)轉換為0-10mAD.C的電流信號I2接輸入電路B后分時與多路開關IC5相聯接，IC5的輸出端與V/F轉換器IC6的輸入端相接，IC6的輸出端與脈沖整形電路IC7的輸入端相接，IC7的輸出端與光電耦合器IC8的輸入端相接，IC8的輸出端接入單片機IC1的輸入T0口；單片機IC1的P2口分別與程序存貯器IC3、數據存貯器IC4的高八位地址線相接；單片機IC1的P0口與地址鎖存器IC2的輸入端相接，其輸出端與程序存貯器IC3及數據存貯器IC4的低八位地址線相接，同時P0口還分別與IC3、IC4、硬實時時鐘電路IC12、微型打印機接口IC13、總線驅動器IC9各輸入端相接，總線驅動器IC9的輸出端分別與字型驅動器IC10、字位驅動器IC11的輸入端相接，字型驅動器IC10的輸出端與七位數碼顯示器7×LED的各數碼的八段引腳并聯相接，字位驅動器IC11的七個輸出端分別與七位數碼顯示器7×LED的對應碼位線相接，字位驅動器IC11其中的五條輸出線還分別與功能開關K1、K2、K3、K4、K5中的一個接點相接，各功能開關的公共接點與單片機IC1的輸入P1，3口相接。
專利摘要本實用新型公開了一種水流量監測裝置。主要包括孔板、差壓變送器、電流互感器、交流電流變送器,還設置了單片微型計算機及其外圍電路。借助硬件與軟件開發可定時對瞬時流量與動力電流曲線進行比對,實現對水流量的測量和監督,使用戶合理開采和計劃用水為有效地保護地下水資源提供了切實的保障,具有顯著的社會效益和經濟效益及廣闊的推廣應用前景;本裝置還具有成本較低,制作安裝使用都較簡便,工作性能可靠,計量較精確的優點。
文檔編號G01F1/56GK2288421SQ9721366
公開日1998年8月19日 申請日期1997年4月9日 優先權日1997年4月9日
發明者曹洪祿, 趙秋山, 閆宗祿, 魏恒君, 張洪金 申請人:石家莊市節約用水辦公室, 石家莊市計量測試學會