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1、新型低功耗明渠流量计的设计李斌,等新型低功耗明渠流量计的设计DesignoftheNewTypeofOpenChannelFlowmeterwithLowPowerConsumption李斌马(太原理工大学教育部新型传感器与智能控制重点实验室,山西太原030024)摘要:通过对现有明渠流量计的研究分析,提出了一种新型的低功耗明渠流量计的设计方案。采用板式水位传感器配合巴歇尔槽实现流量的计量,以MSP430单片机作为核心处理器,利用太阳能为整个系统供电。为降低系统功耗,从六个方面对软件进行优化。经测试,该流量计工作稳定、误差小、功耗低,特别适合偏远地
2、区长期无人监守的场合。关键词:流量计低功耗MSP430太阳能供电板式水位传感器中图分类号:TP216文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201502023Abstract:Throughresearchingandanalyzingexistingopenchannelflowmeters,thedesignschemefornewtypeofopenchannelflowmeterwithlowpowerconsumptionisproposed.Inthisdesign,byadoptingplat
3、e-typewaterlevelsensorandParshallflumetoachieveflowmeasurement;theMSP430singlechipmachineisusedasthekernelprocessor;theentiresystemissolarpowered.Andthesoftwareisoptimizedfromsixaspectstoreducethesystemconsumption.Havingbeentested,theflowmeteroperatesstablywithlowerror,lowpowe
4、rconsumption,itisespeciallysuitableforremoteareaswherearelongtermunattended.Keywords:FlowmeterLowpowerconsumptionMSP430SolarpoweredPlate-typewaterleversensor32æ2ö320引言q=ç÷CCgbh(1)vueè3ø随着社会经济的飞速发展以及人民生活水平的大幅式中:Cu为流速系数;Ce为受摩擦和涡流影响的流量系提高,能源消耗急剧增加,排放的污染物也相应增加。尤数;g为重力加速度;b为水流槽宽度;h
5、为水位高度。其是污水的任意排放,严重污染了地表水和地下水,这不在特定的水路中,b为常数;Cu、Ce为修正系数,可仅制约了我国经济的可持续发展,还深深影响着人们的查表得出。因此,只要测得水位h,即可算出流量qv。身体健康。污水的排放管理已成为环保工作的当务之2系统原理急,准确计量核定污水流量越来越受到政府部门和普通民众的关注。一般的污水流量计安装在偏远地区,环境流量计系统主要由处理器单元、流量传感器单元、恶劣,铺设电缆困难,成本昂贵,基本上使用电池供电,而无线通信单元、太阳能供电系统和外部存储单元组成。电池的容量有限,难以维持流量计长时间运行。因此,
6、设系统原理框图如图1所示。计一种计量准确、低功耗并可以实现能源自给自足的污水流量计,是现阶段环保事业的一项重要工作。1流量检测原理大多数工业废水都是自然排放的,以非满水状态自由流动,属于明渠流动。根据流体力学理论,水流量与水流截面积、流速、时间成一定的函数关系。因此设计一种特定的水路,使污水达到理想状态的静态定常流体。流体力学的伯努利方程如式(1)所示:图1系统原理框图Fig.1Blockdiagramofthesystemprinciple教育部科学技术研究重点基金资助项目(编号:210270);教育部博士点新教师基金资助项目(编号:200914
7、02120006)。处理器单元负责控制整个流量计的运行,接收和修改稿收到日期:2014-08-19。处理流量传感器采集的数据,控制无线通信单元将数第一作者李斌(1990-),男,现为太原理工大学控制工程专业在读硕士研究生;主要从事检测技术与自动化装置的研究。据发送到上位机,并把数据实时写入外部存储单元。92PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.36No.2February2015新型低功耗明渠流量计的设计李斌,等流量传感器是感知自然界的触角,主要负责待测目标静态功耗、短路功耗和漏电流功耗主要由芯片制造工信息的采集和
8、数据转换。无线通信单元负责将数据发艺决定,占用系统功耗很少。动态功耗主要来源于对送到上位机并接收上位机的控制信号。外部存储
