一种旋浆式流速传感器率定系统的设计

《一种旋浆式流速传感器率定系统的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第３３卷第１期华侨大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１２０１２年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕａｑｉａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｊａｎ．２０１２文章编号：１０００５０１３（２０１２）０１０００６０３一种旋浆式流速传感器率定系统的设计曾蠧，涂振宇（南昌工程学院机械与电气工程学院，江西南昌３３００９９）摘要：设计一种以单片机为主控单元的智能化低流速传感器率定系统．该系统通过单片机控制测量车在水槽上的行进来实现对流速的标定，可同时自动率定８支旋桨式流速传感器，从而提高低流速测定的准确性，使流速的

2、测定误差小于１％．关键词：流速仪；传感器；单片机；率定系统中图分类号：Ｐ３３５．１文献标志码：Ａ水工模型测量的准确性关系到水利工程的质量与安全．微型旋浆式流速仪在低流速的水工模型测量领域被广泛使用，分析这种流速仪的产生误差的原因，主要就在旋桨传感器．要保证准确地测量，就应该定期对旋桨传感器进行标定．传统的比托管测定法既费时又耗电，而且精度较低，满足不了现代测量的需要．本文设计一种由单片机为主控单元的智能化低流速传感器率定系统，克服了传统方法的诸多缺点，具有较明显的实用价值．１总体方案运用单片计算机技术，以玻璃水槽的水为静水，

3、跑车为匀速运动，速度范围为２～２００ｃｍ·ｓ－１，一次率定８支流速仪传感器．具体有如下６个方面的要求：１）采用步进电机控制速度，以达到匀速运动，运行速度以４位数码显示；２）一次可率定８支流速传感器；３）运行的距离总长度为１７ｍ，分布为３个区段（匀加速、匀速、匀减速），区段分界点布置金属标识；４）运行的方向由手动控制；５）为防止跑车出轨，两端设断电保护；６）开始运行由遥控器点击，并且由蜂鸣器报告运行情况．在一个长１８ｍ，宽１ｍ的玻璃水槽上，平行固定２条等长的钢轨．跑车工作状态图，如图１所示．设置２个变速工作区和１个匀速工作区，

4、变速工作区的长度为３．５ｍ，匀速工作区的长度为１０ｍ．在区间分界点设置金属标识，跑车上装接近开关Ｋ，当Ｋ接近界标时，跑车［１］自动转换成相应的工作状况．在设置好跑车速度后，由遥控器点击开始，跑车里的蜂鸣器发出声响，跑车开始启动，并根据所设定的速度计算出加速值而匀加速；在进入匀速段前，逐步匀加图１跑车工作状态图速到设定的速度，在经过匀加速和匀速区段分界点的接Ｆｉｇ．１Ｗｏｒｋｓｔａｔｕｓｏｆｓｐｏｒｔｓｃａｒ近开关时，蜂鸣器发出声响，跑车进入匀速段，此时，流速计数器开始测计转数．在经过匀速和匀减速区段分界点的接近开关时，蜂鸣器

5、又发出声响，流速计数器停止测计转数，跑车进入匀减速段，并且在匀减速段将跑车的速度减至到零，工作结束．收稿日期：２０１１０７３０通信作者：曾蠧（１９６７），女，副教授，主要从事智能化传感器率定系统的研究．Ｅｍａｉｌ：ｚｅｎｇｘｕａｎ３＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ．基金项目：江西省教育厅科研基金资助项目（ＧＪＪ１１６４３）第１期曾蠧，等：一种旋浆式流速传感器率定系统的设计７２设计原理２．１跑车部分２．１．１电机和机械部分由于跑车的速度要求匀速，而异步电机的速度难以控制．步进电机具有精确步进和定位，只要输出恒定的频率，步进电

6、机就能以给定的速度前进．因此，所选配ＢＱＨ?３００型步进电机驱动器采用高压恒流斩波方式驱动，具有高频特性好、输出转距大、功耗较低、运行平稳、噪音小等特［２］点，且其内部设有过流和短路保护电路，提高了电机使用的安全性．然而，当电机处于暂停状态时，电机的一相或二相绕组始终不能断电，容易使电机烧坏，所以采用了ＭＯＣ３０４１双相晶闸管（内含过零检测电路）作为交流负载隔离器．图２为步进电机驱动器控制电路．由Ｐ１．４决定电机是否得电，这样既保护了电机，又降低了电路的能耗．为减少磨损和噪音，车轮采用铸铁轮，滚动部分采用含油轴承．图２步进电

7、机驱动器控制电路Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｒ２．１．２控制部分由于跑车路程是开环运行，跑车需要来回运行，方向的控制需要十分可靠，否则将会发生跑车出轨事故．采用硬件和软件同时控制，意在提高可靠性．图３为方向控制电路．从图３可知：运［３］行方向开关的状况采用双保险分二路读入，并与上一次的运行方向开关状况进行比较，发现不一致则启动跑车；若一致，控制器则自动输入与上一次的运行方向相反的命令，再启动跑车．加速区和减速区的长度主要由电机的变速率决定，匀速区由流速仪传感器率定工作区，

8、长度由钢轨和工作场地所决定，长度长则率定流速范围大．工作场地为１７ｍ，匀速区有１０ｍ，若率定时间１００ｓ，最大流速是１００ｃｍ·ｓ－１，若将率定时间缩短为５０ｓ，则率定流速可加大．图３方向控制电路匀速区、加速区、减速区间分界点Ｆｉｇ．３Ｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ设置