基于m-bus總線的礦用超聲流速傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，包括控制器、時間數字轉換器、上位機、發射換能器和接受換能器，所述發射換能器和接受換能器分別位于管道兩側，上位機、時間數字轉換器均與控制器連接，發射換能器和接受換能器均與時間數字轉換器連接，所述控制器通過M-BUS總線與上位機進行通信。本實用新型的有益效果是：所述控制器通過M-BUS總線與上位機進行通信，傳輸速度快，有效避免了井下其他信號的干擾，同時，上位機發送指令，控制器將數據發送給上位機，實現數據的實時顯示，方便用戶調用和信息查詢，并對其進行遠程操作，更加智能化且精度高。
【專利說明】
基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及信息處理技術領域，尤其是一種基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器。
【背景技術】
[0002]目前，超聲流速傳感器多數是用噪聲法、相關法和波束偏移法。噪聲法的工作原理是根據管道內流體流速與流動時產生的噪聲關系，再通過檢測流體流動時的噪聲最終得出流體流速以及流量信息，這種方法測量誤差比較大，準確度較低。相關法是利用傳感器檢測到管道內流動的流體以一定的速度產生的擾動，利用電子電路技術測量出流體的流速以及流量信息，但是它設計線路比較復雜，價格較高，不利于推廣。波束偏移法是聲波波束隨著流體速度的改變會對傳播方向上造成一定的偏移，通過所測得的偏移量計算出相對應的流體流速值，適用于高速的流體，對于低速流體，靈敏度不高，誤差也比較大。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0005]基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，包括控制器、時間數字轉換器、上位機、發射換能器和接受換能器，所述發射換能器和接受換能器分別位于管道兩側，上位機、時間數字轉換器均與控制器連接，發射換能器和接受換能器均與時間數字轉換器連接，所述控制器通過M-BUS總線與上位機進行通信。
[0006]優選的，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括收發換能器切換電路，且發射換能器和接受換能器均與收發換能器切換電路連接，收發換能器切換電路與時間數字轉換器連接。
[0007]進一步優選的，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括驅動電路和信號處理電路，所述驅動電路輸入端和輸出端分別與時間數字轉換器連接，所述信號處理電路的輸入端和輸出端分別與收發換能器切換電路連接。
[0008]優選的，所述時間數字轉換器采用TDC-GP22芯片。
[0009]進一步優選的，所述時間數字轉換器通過四線SPI接口與控制器進行通信。
[0010]優選的，所述控制器采用32位ARM處理器。
[0011]進一步優選的，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括LCD顯示模塊和輸入模塊，LCD顯示模塊、輸入模塊均與控制器連接。通過設置LCD顯示模塊，可將流速數值、管道的直徑，長度進行實時顯示;通過設置輸入模塊，可以通過輸入模塊實現整個系統的開啟或者關閉。
[0012]進一步優選的，所述輸入模塊為鍵盤。通過使用鍵盤，可以將超聲波流速數值進行實時顯示，且使用者可通過按鍵進行控制器的開啟后者關閉。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014]1.所述時間數字轉換器采用TDC-GP22芯片，可以精確地測量低速流體逆流和順流時間，誤差非常小，同時，控制器采用32位ARM處理器，運行速度快；
[0015]2.所述控制器通過M-BUS總線與上位機進行通信，傳輸速度快，有效避免了井下其他信號的干擾，同時，上位機發送指令，控制器將數據發送給上位機，實現數據的實時顯示，方便用戶調用和信息查詢，并對其進行遠程操作，更加智能化，數據傳輸的精度較高。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0017]圖2是本實用新型中控制器與傳感器的模塊示意圖；
[0018]其中，1.發射換能器，2.管道，3.接收換能器，4.時間數字轉換器，5.控制器，6.上位機，7.M-BUS總線。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0020]如圖1和圖2所示，基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，包括控制器5、時間數字轉換器4、上位機6、發射換能器I和接受換能器3，所述發射換能器I和接受換能器3分別位于管道2兩側，上位機6、時間數字轉換器4均與控制器5連接，發射換能器I和接受換能器3均與時間數字轉換器4連接;控制器通過M-BUS總線7與上位機進行通信，傳輸速度快，有效的避免了井下其他信號的干擾。
[0021 ]優選的，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括收發換能器切換電路，且發射換能器I和接受換能器3均與收發換能器切換電路連接，收發換能器切換電路與時間數字轉換器4連接。通過收發換能器切換電路10將發射換能器I和接受換能器3進行切換，利用同樣的方法得到聲波逆流傳播時所用時間，利用時間數字轉換器4計算出聲波順流和逆流傳播的差值，獲取超聲波流速，并傳輸至控制器。
[0022]進一步優選的，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括驅動電路和信號處理電路，所述驅動電路輸入端和輸出端分別與時間數字轉換器4連接，所述信號處理電路的輸入端和輸出端分別與收發換能器切換電路連接。
[0023]優選的，所述時間數字轉換器4采用TDC-GP22芯片。通過采用TDC-GP22芯片，可以精確地測量流體逆流和順流時間，誤差非常小。
[0024]進一步優選的，所述時間數字轉換器4通過四線SPI接口與控制器進行通信。
[0025]優選的，所述控制器5采用32位ARM處理器。
[0026]進一步優選的，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括LCD顯示模塊和輸入模塊，LCD顯示模塊、輸入模塊均與控制器5連接。通過設置LCD顯示模塊，可將流速數值、管道的直徑，長度進行實時顯示;通過設置輸入模塊，用戶可以通過輸入模塊實現整個系統的開啟或者關閉。
[0027]優選的，所述輸入模塊為鍵盤。用戶通過鍵盤控制控制器5對超聲波流速數值進行實時顯示，且使用者可通過按鍵進行控制器的開啟后者關閉。
[0028]本實用新型工作過程如下:
[0029]時間數字轉換器4產生方波信號并傳輸至發射換能器2，所述控制器5控制發射換能器2產生超聲波信號，接受換能器3接收超聲波信號，所述超聲波信號由發射換能器至接受換能器3的傳輸時間為超聲波順流時間，并反饋至時間數字轉換器4，所述超聲波信號由接受換能器3至時間數字轉換器4的傳輸時間為超聲波逆流時間，時間數字轉換器4計算超聲波順流時間和逆流時間的差值，時間數字轉換器4將所述差值傳輸至控制器5，控制器5根據差值計算超聲波流速，同時，上位機發送控制指令，控制器5接收上位機的控制指令，并通過LCD顯示模塊對超聲波流速數值進行顯示，用戶通過LCD顯示模塊可獲取超聲波流速信息。
[0030]控制器通過M-BUS總線與上位機進行通信。通過M-BUS總線進行通信，傳輸速度快，有效避免了外部信號的干擾，提高了數據傳輸的可靠性。
[0031]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【主權項】
1.基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，包括控制器、時間數字轉換器、上位機、發射換能器和接受換能器，所述發射換能器和接受換能器分別位于管道兩側，上位機、時間數字轉換器均與控制器連接，發射換能器和接受換能器均與時間數字轉換器連接，所述控制器通過M-BUS總線與上位機進行通信。2.如權利要求1所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括收發換能器切換電路，且發射換能器和接受換能器均與收發換能器切換電路連接，收發換能器切換電路與時間數字轉換器連接。3.如權利要求2所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括驅動電路和信號處理電路，所述驅動電路輸入端和輸出端分別與時間數字轉換器連接，所述信號處理電路的輸入端和輸出端分別與收發換能器切換電路連接。4.如權利要求1所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述時間數字轉換器采用TDC-GP22芯片。5.如權利要求4所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述時間數字轉換器通過四線SPI接口與控制器進行通信。6.如權利要求1所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述控制器采用32位ARM處理器。7.如權利要求6所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器還包括IXD顯示模塊和輸入模塊，IXD顯示模塊、輸入模塊均與控制器連接。8.如權利要求7所述的基于M-BUS總線的礦用超聲流速傳感器，其特征是，所述輸入模塊為鍵盤。
【文檔編號】G01P5/24GK205450023SQ201620278858
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】徐樂年, 陸恒, 鞏建福, 呂恒琪, 羅衍鑫, 張森
【申請人】青島海誠自動化設備有限公司