專利名稱：管道煤氣(天然氣)流量戶外監(jiān)示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀可作為家庭、工礦企業(yè)和其他用戶使用煤氣(天燃?xì)?的戶外計量監(jiān)示儀。
目前對用戶，特別是城鎮(zhèn)居民用戶使用煤氣(天燃?xì)?的數(shù)量，均采用定期的人工直接查閱、記錄煤氣計數(shù)表的方法。這種方法使查閱、記錄人員勞動強度大，增加了供需雙方的矛盾。對于用戶偷用煤氣的非法行為，或在煤氣計數(shù)表上制造人為故障等情況，煤氣(天燃?xì)?供應(yīng)方尚無良好的技術(shù)對策，導(dǎo)致管理混亂、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益下降。發(fā)明人就此實用新型對專利和其他科技文獻(xiàn)，以人工方式進(jìn)行了檢索和查閱，獲悉有少數(shù)發(fā)達(dá)國家，用汽車裝載遙感、遙測設(shè)備對用戶的煤氣(天燃?xì)?使用情況進(jìn)行監(jiān)測。在我國的四川省重慶市的部分區(qū)、縣的煤氣(天燃?xì)?管理部門為了防止偷氣、漏氣和解決輸差增大的問題，對于煤氣(天燃?xì)?的用戶只是安裝了總表，實施計量(《城市煤氣》1990，9期)。而對于每戶使用情況，尚無監(jiān)視的技術(shù)措施。未發(fā)現(xiàn)有此項技術(shù)方案或與之相近似的技術(shù)方案在國內(nèi)外出版物上公開發(fā)表和使用過，也未發(fā)現(xiàn)有人公布此項目的研究狀況。發(fā)明人經(jīng)分析認(rèn)為發(fā)達(dá)國家之所以沒有這類似的技術(shù)發(fā)明，這與其國情和未出現(xiàn)這些矛盾和問題有關(guān)。在擬訂該項研究課題之前，研制人員曾先后到北京、天津和上海等地的煤氣管理、經(jīng)營和服務(wù)行業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國城市使用煤氣的用戶達(dá)1000萬戶，所涉及的人口達(dá)4000多萬人，營業(yè)規(guī)模從10萬戶至100萬戶。因此，尋求一種安全、可靠的煤氣(天燃?xì)?計量監(jiān)示儀，以減輕煤氣管理人員的勞動強度，改善管理經(jīng)營方式，提高社會效益，是目前我國煤氣(天燃?xì)?供應(yīng)、經(jīng)營行業(yè)的主要研究課題之一。管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀就是根據(jù)這個需求研制出來的。
本實用新型的目的在于改進(jìn)煤氣(天燃?xì)?流量計量的監(jiān)示方法，降低操作人員的勞動強度，提高工作效率和經(jīng)營效益；防止偷氣行經(jīng)，提高監(jiān)示裝置的穩(wěn)定性和可靠性。
管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀的機電結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案及其智能化設(shè)計構(gòu)思如下一種管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀的組成方框圖如

圖1所示。其中1－－高磁鋼體；2－－霍爾集成電路HS31EB；3－－整形電路；4－－倒相放大器；5－－不間斷電源；6－－接口(鎖存器)8243；7－－微型單片計算機8749H；8－－鍵盤；9－－數(shù)碼顯示器。接口和微型單片計算機可隨用戶的數(shù)量而增加和擴(kuò)充其內(nèi)存。
本監(jiān)示儀借助于常用的具有進(jìn)位功能的轉(zhuǎn)動齒輪把煤氣流量轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)動量，再通過霍爾傳感器將機械轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)換為電信號，該信號經(jīng)接口(鎖存器)8243，微型單片計算機8749H處理后，送至數(shù)碼顯示器。也可用機械傳動計數(shù)器或液晶作為顯示計數(shù)顯示裝置。微型單片機由鍵盤進(jìn)行控制，鍵盤設(shè)有四個功能鍵，它們分別被定義為①－－“顯示開關(guān)”鍵；②－－“用戶戶號變動”鍵；③－－“修改內(nèi)存內(nèi)容定位”鍵；④－－“定位修改”鍵。不間斷電源5是本監(jiān)示儀的輔助設(shè)備，當(dāng)市電斷電時，它能作為電源維持裝置的正常運轉(zhuǎn)。不間斷電源內(nèi)設(shè)有一個4.5AH(安時)的蓄電池和一個自動控制充電機，在接通市電情況下，能自動地給蓄電池充電，當(dāng)電池被充電到額定電壓時，則自動停止充電，以防止電池處于欠壓或過壓狀態(tài)，不間斷電源的輸入是220伏50周，輸出電壓是＋5伏。利用上述裝置和設(shè)備完成煤氣流量戶外監(jiān)示儀的功能。本監(jiān)示器的外殼可用金屬或非金屬材料制作。
需要強調(diào)指出的是，由于本監(jiān)示儀采用了“無觸點”的電子開關(guān)，可以避免了因電或機械接觸點而產(chǎn)生的火花，使裝置安全、可靠地運行。
下面結(jié)合實施例，介紹各零部件的形狀、結(jié)構(gòu)、技術(shù)特性、工作原理以及智能化工作程序。圖2是管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀的機電結(jié)構(gòu)示意圖。其中1－－高磁鋼體；2－－“接地”處；3－－信號輸出端；4－－直流5伏電源接線片；5－－霍爾傳感器；6－－印制電路板；7－－支架；8－－固定螺釘；9－－小數(shù)點后第一位轉(zhuǎn)動齒輪；10－－小數(shù)點后第二位轉(zhuǎn)動齒輪；11－－小數(shù)點；12－－具有進(jìn)位功能的七位數(shù)字轉(zhuǎn)動齒輪；13－－塑料外殼；14－－數(shù)字顯示窗孔。高磁鋼體1，它的尺寸是4.5mm(長)×3.5mm(寬)×2.5mm(高)，磁場強度為800奧斯特的磁體。根據(jù)計量精確度要求，它被鑲嵌在轉(zhuǎn)動齒輪的相應(yīng)的位數(shù)，本實用新型用502號膠將高磁鋼體粘合在小數(shù)點后的第二位轉(zhuǎn)動齒輪的“0”位的內(nèi)壁上，這七位數(shù)字轉(zhuǎn)動齒輪均由工業(yè)塑料制成。霍爾傳感器被固定在印制電路板6上，與高磁鋼體1相距約1.5～2毫米，位于通過轉(zhuǎn)動齒輪12的中心軸線的垂直平面上，使霍爾傳感器與高磁鋼體之間得到最佳的耦合度。當(dāng)某一用戶使用的煤氣通過管道流動時，將驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，小數(shù)點后第二位轉(zhuǎn)動齒輪轉(zhuǎn)動到“0”位時，高磁鋼體通過霍爾傳感器輸出一幅度為5伏，寬度為2～4秒的脈沖方波信號，該信號經(jīng)接口(鎖存器)8243，再輸送到微型單片計算機8749H，經(jīng)處理后，一組信號經(jīng)CD4511“四·七”譯碼器去控制數(shù)碼顯示管的陽極。另一組信號則經(jīng)鎖存器74LS273，再通過與非門75452去控制數(shù)碼顯示管的陰極，只有當(dāng)數(shù)碼顯示管的陽極和陰極同時加入信號時，才能有顯示。從而完成“0.1”單位的一次計數(shù)過程。因而，無論轉(zhuǎn)動齒輪是正向轉(zhuǎn)動還是逆向轉(zhuǎn)動，計數(shù)器都按此程序進(jìn)行計數(shù)。所以，可防止偷氣的非法行為。其原理圖如圖3所示。其中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16表示相應(yīng)的用戶，它們的輸出信號送至接口8243的相應(yīng)的輸入端16、15、14、13、17、18、19、20、21、22、23、1、5、4、3、和2上。接口8243再將信號P2.0、P2.1、P2.2、P2.3和Prog輸送到8749微型單片計算機，它和一些通用的外圍電子器件構(gòu)成一套完整的智能的處理系統(tǒng)。8749單片機的一組信號P2.4、P2.5、P2.6和P2.7經(jīng)輸出端35、36、37和38加至CD4511“四·七”譯碼器”的輸入端7、1、2和6。在“四·七”譯碼器”中，信號A、B、C、D被譯成a、b、c、d、e、f、g后，再加至數(shù)碼顯示管相應(yīng)的陽極。微型單片機的另一組信號DB0、DB1、DB2和DB3被輸送到鎖存器74LS273的3、4、7、8端，作為74LS273的觸發(fā)信號，它的輸出信號Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8又被加到由四個芯片75452組成的8個與非門，由它們控制數(shù)碼顯示管的相應(yīng)的陰極。本儀的數(shù)碼顯示器由四個LED5611－12數(shù)碼管(每支管構(gòu)成兩位十進(jìn)制數(shù))組成。74LS244是連接在鍵盤①、②、③、④與8749H微型單片計算機之間的八總線緩沖器。當(dāng)①、②、③、④四個鍵都未被按下時，則74LS244的四根輸入線均為高電平，當(dāng)某一個鍵被按下時，則相應(yīng)的輸入線出現(xiàn)低電平。此時，由單片計算機8749H向74LS244緩沖器發(fā)出控制指令，則信號RD輸入到74LS244的19端，鍵盤的狀態(tài)信息才通過74LS244讀入單片計算機8749H，經(jīng)程序處理后，可對按鍵①②③④進(jìn)行識別。
為了完成對煤氣用戶的自動計數(shù)、檢測和顯示功能，本儀將以下程序輸入到微型單片計算機8749H(請參閱附圖4)1.本儀采用8749H微型單片機和8243接口，對16戶(也可以多于16戶)使用煤氣量的信息，實行等時間間隔(0.2秒)掃描檢測處理。
2.每一用戶信號線上可能出現(xiàn)的信號或者是寬度為2～4秒，幅度為＋5伏的脈沖方波；或者是零伏電平的信號，它們經(jīng)過接口8243，再輸至單片機8749H。
3.單片機8749H具有定時中斷功能，每隔0.02秒實現(xiàn)一次中斷。每次中斷后按圖4所示的流程框圖進(jìn)行工作。
4.在單片機8749H的內(nèi)存中設(shè)有一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用以存放該機的各種工作狀態(tài)，如檢測信息、鍵盤命令信息、顯示信息等。
5.每十次中斷后，則檢測一次各戶信號線上的狀態(tài)，存入內(nèi)存，并參照上一次檢測內(nèi)容進(jìn)行處理。即當(dāng)上一次檢測信號為0，這次為1的用戶，其信號線上出現(xiàn)一個方波上升沿，該用戶煤氣表上的轉(zhuǎn)動裝置開始以0.1立方米為單位進(jìn)行進(jìn)位，并在其計數(shù)器中完成0.1的累加操作。依次循環(huán)的對16個用戶完成數(shù)據(jù)處理后，將本次檢測所得的數(shù)據(jù)取代上一次的數(shù)據(jù)，并寄入內(nèi)存，以備下一次檢測處理時調(diào)用。
6.是否讀鍵，如果在上次讀鍵有效之后，中斷次數(shù)未滿25次，則不允許讀鍵，否則允許讀鍵。如果按動讀入鍵盤，則根據(jù)讀入信息來修改緩沖區(qū)中的顯示信息(如是否允許顯示，顯示哪戶數(shù)據(jù)，是否修改內(nèi)存狀態(tài)等)來確定哪一位(十進(jìn)制顯示)需要進(jìn)行修改。
7.是否顯示，平時不抄表時，關(guān)閉顯示。當(dāng)抄表或儀器預(yù)置時，則根據(jù)顯示緩沖區(qū)中內(nèi)容來顯示特定的信息。
8.中斷退出、等待下次中斷。
管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀的技術(shù)數(shù)據(jù)交流電源220伏 50周直流電源＋12伏、＋5伏環(huán)境溫度－20℃～＋50℃最大顯示數(shù)值99999.9立方米顯示誤差范圍0.02～0.119立方米(波動值，不能累計)最大功耗小于2瓦平均功耗小于1瓦單片計算機工作時鐘2兆赫按鍵釋放時間0.5秒各路信號脈沖寬度大于0.2秒數(shù)字信號識別TTL電平管道煤氣(天燃?xì)?流量戶外監(jiān)示儀的外觀圖如圖5所示。需要說明的是圖片中顯示的名稱與專利申請文件是不一的，申請人要求以后者為準(zhǔn)。
為了進(jìn)一步檢驗本監(jiān)示儀技術(shù)性能，研制者曾對10戶煤氣使用情況進(jìn)行了檢測與監(jiān)示，結(jié)果證明該儀器裝置的技術(shù)性能已達(dá)到原設(shè)計指標(biāo)。
本實用新型具有以下優(yōu)點(1)降低操作人員的勞動強度，提高了工作效率和經(jīng)營效益。
(2)可以有效地防止偷氣行經(jīng)，提高了煤氣監(jiān)示裝置的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
(3)監(jiān)示儀中設(shè)有接口和單片計算機裝置，可對多個用戶的煤氣使用情況進(jìn)行自動化處理。
(4)操作人員不操作時可關(guān)閉顯示，降低功耗。
(5)運用脈沖方波上沿出現(xiàn)的信息作為進(jìn)位記錄判別的依據(jù)，提高了數(shù)據(jù)處理的可靠性和準(zhǔn)確性，并使硬件的結(jié)構(gòu)簡化。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)動進(jìn)位計數(shù)式的管道煤氣(天然氣)流量戶外監(jiān)示儀，其特征是(1)在多位數(shù)字轉(zhuǎn)動進(jìn)位齒輪的一位齒輪的內(nèi)壁上，鑲嵌著一高磁鋼體；(2)在通過轉(zhuǎn)動齒輪的中心軸線的平面上，與安裝高磁鋼體相對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)動齒輪接近的地方裝有霍爾傳感器；(3)有一個將用戶使用煤氣量的信息的傳輸線與微型單片計算機連接的接口裝置；(4)監(jiān)示儀中裝有微型單片計算機；(5)有一個顯示計算機數(shù)據(jù)處理結(jié)果的顯示器；(6)監(jiān)示儀設(shè)有定時中斷、周期掃描、判別進(jìn)位、定位修改、抄表顯示等程序；(7)監(jiān)示儀的的外殼由金屬或非金屬材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道煤氣流量戶外監(jiān)示儀，其特征是霍爾傳感器將用戶使用煤氣數(shù)量的信息通過接口輸入到計算機，計算機將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果輸入到顯示器裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道煤氣流量戶外監(jiān)示儀，其特征是設(shè)有以下工作程序(1)在每一用戶的信號線上或出現(xiàn)寬度為2～4秒，幅度為＋5伏的方波信號或為零伏電平；(2)計算機每隔0.02秒實現(xiàn)一次中斷；(3)經(jīng)10次中斷后，對各用戶信號線上的狀態(tài)進(jìn)行一次檢測，并存入內(nèi)存；(4)當(dāng)中斷滿25次時，計算機發(fā)出“允許讀鍵”的指令；(5)計算機以0.2秒為周期對各用戶輸出信號進(jìn)行掃描；(6)以用戶信號線方波上升前沿瞬態(tài)作為計算機進(jìn)行計數(shù)的信息；(7)每次信號檢測都是在最接近的前一個周期檢測的結(jié)果數(shù)值上，進(jìn)行“1”的累加；(8)操作員按動鍵盤，并根據(jù)讀入數(shù)據(jù)來修改顯示器中相應(yīng)位數(shù)的數(shù)值；(9)當(dāng)操作員的查表計數(shù)工作完畢后，再次按動“顯示開關(guān)”，監(jiān)示儀停止顯示。
專利摘要管道煤氣(天然氣)流量戶外監(jiān)示儀是能自動的對用戶的煤氣使用情況進(jìn)行檢測計量的裝置。目前所用的人工直接查表記數(shù)方法，勞動強度大，對非法的用氣等行為也無能為力。本儀將煤氣用量信息，通過裝在數(shù)字轉(zhuǎn)動齒輪上的高磁鋼體與霍爾傳感器的相對位置的變化，把機械轉(zhuǎn)動量變換成電信號，經(jīng)接口和計算機處理后，輸入到數(shù)碼顯示器。它具有自動檢測、計量和顯示等功能，可減輕勞動強度，防止非法用氣行徑，提高管理效益。是一種能對煤氣流量進(jìn)行安全、可靠檢測計量的儀器。
文檔編號G01F1/56GK2085953SQ9022601
公開日1991年10月2日 申請日期1990年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月21日
發(fā)明者楊承保, 朱念秋, 程春生, 王先林, 闞成琳, 熊順銓 申請人:中國科學(xué)院武漢分院新產(chǎn)業(yè)技術(shù)公司