移動(dòng)式輸油系統多功能控制電路的研制

摘要：移動(dòng)式輸油系統是一種大流量的移動(dòng)式加油設備。采用了流量穩定、性能可靠、結構簡(jiǎn)單緊湊、使用和保養方便的KCB型防爆齒輪泵和橢圓齒輪流量計等高性能主要部件。這些主要部件可確保加油站控制和計量的準確安全可靠。系統能方便、快速在A(yíng)與B之間輸油并做相應的記錄、打印。顯示輸油的瞬時(shí)流量、總量等，操作方便實(shí)用。其中，基于TC4538的F／V變換是核心部分，決定著(zhù)整個(gè)系統的控制性能。
關(guān)鍵詞：AT89C51；流量傳感器；油泵；AD0809；頻率-電壓轉換電路

隨著(zhù)科技的進(jìn)步和發(fā)展，超聲波、激光、電磁、核技術(shù)及微計算機等新技術(shù)引入流量計量領(lǐng)域，使得無(wú)接觸無(wú)活動(dòng)部件間接技術(shù)大大發(fā)展，流量傳感器趨向電子化和數字化，為流量計量開(kāi)拓新的領(lǐng)域。新型流量計要求非接觸式流量數字模型簡(jiǎn)明；量程比寬、線(xiàn)性化、數字化；可線(xiàn)性高，價(jià)格低廉，維修方便。隨著(zhù)單片機的日趨成熟，移動(dòng)式輸油系統多功能控制電路的研究上了一個(gè)新的水平，利用移動(dòng)式輸油系統可以方便地到達所需加油的地方為其加油，高效便捷，而小批量的加油則不必把整個(gè)機器弄到加油站加油了。利用移動(dòng)式加油系統可以方便在兩方之間輸油，并做相應的記錄、打印，還可以顯示油的單價(jià)、瞬時(shí)流量、瞬時(shí)總量、總價(jià)，操作控制靈活，方便實(shí)用。

1 硬件電路的設計
1．1 傳感器電路的設計
橢圓齒輪流量計是容積式流量計的一種，它對被測流體的粘度變化不敏感，特別適合測量高粘度的流體，甚至糊狀物的流量。橢圓齒輪流量計的工作原理如圖1所示。

橢圓齒輪流量計的測量部分是由兩個(gè)相互嚙合的齒輪A和B、軸及殼體組成。橢圓齒輪及殼體之間形成測量室。當流體流過(guò)齒輪流量計時(shí)，由于要克服阻力將會(huì )引起阻力損失，從而使進(jìn)口側壓力P1大于出口側壓力P2，產(chǎn)生作用力矩使橢圓齒輪連續轉動(dòng)。
圖l僅僅表示橢圓齒輪轉動(dòng)了1／4的情況，而其所排出的被測介質(zhì)量為半月形容積的四倍。故通過(guò)橢圓齒輪流量計的體積流量Q為
Q=4nV0 (1)
式中n--橢圓齒輪的旋轉速度，V0--半月形測量室容積
由式(1)可知，在橢圓齒輪流量計的半月形容積V0已定的條件下，只要測出橢圓齒輪的轉速n，即可知道被測介質(zhì)的流量。橢圓齒輪流量計的流量信號(即轉速n)，有就地顯示和遠傳顯示兩種，配以一定的傳動(dòng)機構及積算機構，就可記錄或指示被測介質(zhì)的總量。
1．2 頻率-電壓轉換電路的設計
電壓-頻率轉換器把頻率變化信號線(xiàn)性地轉換成電壓變化信號。廣泛地應用于調頻、調相信號的解調等。

圖2是由TC4538構成的頻率／電壓轉換電路。它對輸入脈沖信號進(jìn)行微分，把微分電流變換為電壓，再進(jìn)行平滑獲得輸出電壓。TC4538是單穩態(tài)電路，把輸入脈沖變換為具有一定寬度的脈沖。此電路的輸入／輸出之間的關(guān)系為U0=-fi×5×R5(C4+C5)。式中，基準電壓+UREF為5V。通常按c4=C5設定參數。響應速度由R5和R6確定，若頻率變低，則波紋電壓增大，因此，需要在輸出后接低通濾波器。即使波紋較大，但要加快響應速度，還得減小C6。微分電容C4和C5由相對于最高輸入頻率的輸出電壓決定，要選用溫度系數小而具有溫度補償的陶瓷片電容。例如，輸入0～100Hz時(shí)其輸出電壓0～5V，根據輸出／輸入之間關(guān)系，C4=C5=5x1MΩ／(5Vx100Hzx2)=5000pF。
1．2．1 TC4538介紹
TC4538是可觸發(fā)／復位的多諧振蕩器，觸發(fā)器的操作可由2個(gè)輸入開(kāi)頭或結尾來(lái)實(shí)現。因為輸出單穩態(tài)脈沖寬度是由外部電阻和外部電容的時(shí)間常數決定的，這使輸出脈沖寬度的范圍更廣泛成為可能。測量動(dòng)態(tài)特性的波形如圖3所示。twout=10ms±5％(Rx=100kΩ，Cx=0．1 μF，VDD=10V)。