正反向高分辨率脉冲或频率输出的方法与流程

1.本发明涉及一种信号提取技术，特别涉及一种正反向高分辨率脉冲或频率输出的方法。


背景技术：

2.传统的流量计只有一路脉冲/频率输出，不能表达双向计量流量计有关流量方向的信息，象科里奥利质量流量计、电磁流量计、超声流量计等都具有双向计量功能。典型的流量计的脉冲或频率输出都是单路的，对于双向计量的流量计无法辨识流量方向。
3.正交双向脉冲是光电编码器的一种典型输出，两路脉冲a和b，当a相位超前b相位90度时定义为正向，a相位落后b相位90度时为反向。
4.脉冲或频率的产生方法通常以下几种方法：
5.1、对一个固有频率进行分频得到的；
6.2、计算出需要定时的周期时间，通过定时器来实现。
7.第一种方法，通常固有频率为10mhz，要产生10khz的频率，分频数为1000，此时分辨率只能达到0.1％。此种方法缺点在于频率越高分辨率越低。
8.第二种方法，取决于处理器的定时器，通常定时器都是16位，即最大计数值是65536。需要输出的频率值越高则需要设置的计数值越小，将此常用方法运用对双向计量的流量计进行频率输出时，当最大流量分辨率需要达到0.1％时，计数至少大于1000，那么当流量小到满量程的1/65.536时，计数值就会大于65536，定时器将无法工作。此种方法的缺点在于小流量无法输出脉冲。


技术实现要素：

9.针对双向计量的流量计流量方向识别运用问题，提出了一种正反向高分辨率脉冲或频率输出的方法，将流量计的流量值和流量方向变换成可区分正反向的高分辨率的脉冲或频率输出。
10.本发明的技术方案为：一种正反向高分辨率脉冲或频率输出的方法，包括双向计量流量计、定时器和累加器；
11.首先设置增量值计算公式：每次定时器的时间到时，进行一次增加增量值的加法计算，结果送至累加器，将累加器结果与分辨率值的1/4、1/2、3/4、1倍值进行比较，初始时两路脉冲/频率输出a和b均为零；
12.当累加器结果大于等于1/4分辨率值时，根据流量正反向，正向时输出脉冲a＝1，脉冲b＝0；反向时输出脉冲a＝0，脉冲b＝1；
13.当累加器结果大于等于1/2分辨率值时，根据流量正反向，正向时输出脉冲a＝1，脉冲b＝1；反向时输出脉冲a＝1，脉冲b＝1；
14.当累加器结果大于等于3/4分辨率值时，根据流量正反向，正向时输出脉冲a＝0，
脉冲b＝1；反向时输出脉冲a＝1，脉冲b＝0；
15.当累加器结果大于等于分辨率值时，进行一次减去分辨率值的减法计算，结果送至累加器，再根据流量正反向，正向时输出脉冲a＝0，脉冲b＝0；反向时输出脉冲a＝0，脉冲b＝0；完成一周期。
16.进一步，所述设置的分辨率值与选用的定时器频率大于双向计量流量计最高计量输出频率。
17.本发明的有益效果在于：本发明正反向高分辨率脉冲或频率输出的方法，根据双向计量的流量计的流量信息和流量方向信息，实现正反向高分辨率脉冲的输出，脉冲分辨率可设，输出脉冲精度高。
附图说明
18.图1为本发明从流量值到脉冲/频率信号输出的流程图。
19.图2为产生正反向两路信号的示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
21.本发明的技术实现为先根据流量值计算出累加增量值。脉冲或频率输出的上限值为定时器频率的1/4。当每次定时器的时间到时，对累加器进行一次增加增量值的加法运算，结果存入累加器。并将累加器结果与分辨率值的1/4、1/2、3/4、1倍值进行比较，初始时两路脉冲/频率输出a和b均为零。当累加器结果大于等于1/4分辨率值时(这里选择1/4正好是实现90度相位的偏移)，根据流量正反向，正向时输出a＝1，b＝0；反向时输出a＝0，b＝1。当累加器结果大于等于1/2分辨率值时，根据流量正反向，正向时输出a＝1，b＝1；反向时输出a＝1，b＝1。当累加器结果大于等于3/4分辨率值时，根据流量正反向，正向时输出a＝0，b＝1；反向时输出a＝1，b＝0。累加器结果大于等于分辨率值时，累计器进行一次减去分辨率值的减法，运算结果存入累加器，再根据流量正反向，正向时输出a＝0，b＝0；反向时输出a＝0，b＝0，完成一周期。
22.例如：流量值为360m3/h即0.1m3/s,脉冲当量为0.0001m3/p，分辨率为100000，定时器为80khz，定时时间为12.5us。计算出增量值为1250。经过20次累加，累加器的值达到25000即分辨率的1/4。此时正向时输出a＝1，b＝0；反向时输出a＝0，b＝1；再经过20次累加，累加器的值达到50000即分辨率的1/2。此时正向时输出a＝1，b＝1；反向时输出a＝1，b＝1；再经过20次累加，累加器的值达到75000即分辨率的3/4。此时正向时输出a＝0，b＝1；反向时输出a＝1，b＝0；再经过20次累加，累加器的值达到100000即分辨率值。此时累加器减去分辨率值，为零。正向时输出a＝0，b＝0；反向时输出a＝0，b＝0。可以看到输出脉冲/频率信号的周期为80次累加，即1ms。频率为1000hz。至此，对应360m3/h的正向流量，得到了1000hz的a超前b90度相位的两路脉冲/频率输出；对应360m3/h的反向流量，得到了1000hz
的a落后b 90度相位的两路脉冲/频率输出，完成了从流量计流量值到具有正反向、高分辨率脉冲/频率输出的转换。
23.分辨率，定时器，定时时间是固定的，根据需要设定，例如某台流量计满量程为3600m3/h，输出最高频率10khz。设定分辨率为100000，定时器为80khz，定时时间为12.5us。增量值＝流量值/脉冲当量值*分辨率值*定时器时间
24.计算出增量值为12500。当流量为3599.712m3/h时，增量值为12499。可以分辨到0.008％。1/10流量处即360m3/h，分辨率可以到达0.08％。进一步提高分辨率的方法时将分辨率从100 000提高到1 000 000。
25.此方法是利用插补法实现脉冲输出的，例如3599.712m3/h，增量值为12499，对应输出频率为9.9992khz，需要定时时间为100.008us,经过9次累加得到112491大于等于分辨率，此时输出频率为8.889khz,时间为112.5us,减去10000，余数为12491，再经过8次累加得到112483，此时输出频率为10khz,时间为100us，这样再输出1561次10khz脉冲后，余数为3，这样在0.1562125s的时间内输出了1562个脉冲，频率为9.9991998khz.余数为3保证了精度不丢失。
26.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。