摘要：移動式輸油系統是一種大流量的移動式加油設備。采用了流量穩定、性能可靠、結構簡單緊湊、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與B之間輸油并做相應的記錄、打印。顯示輸油的瞬時流量、總量等，操作方便實用。其中，基于TC4538的F/V變換是核心部分，決定著整個系統的控制性能。
　　
　　隨著科技的進步和發展，超聲波、激光、電磁、核技術及微計算機等新技術引入流量計量領域，使得無接觸無活動部件間接技術大大發展，流量傳感器趨向電子化和數字化，為流量計量開拓新的領域。新型流量計要求非接觸式流量數字模型簡明；量程比寬、線性化、數字化；可線性高，價格低廉，維修方便。隨著單片機的日趨成熟，移動式輸油系統多功能控制電路的研究上了一個新的水平，利用移動式輸油系統可以方便地到達所需加油的地方為其加油，便捷，而小批量的加油則不必把整個機器弄到加油站加油了。利用移動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、瞬時流量、瞬時總量、總價，操作控制靈活，方便實用。
　　
　　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。當流體流過齒輪流量計時，由于要克服阻力將會引起阻力損失，從而使進口側壓力P1大于出口側壓力P2，產生作用力矩使橢圓齒輪連續轉動。
　　
　　圖l僅僅表示橢圓齒輪轉動了1/4的情況，而其所排出的被測介質量為半月形容積的四倍。故通過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，配以一定的傳動機構及積算機構，就可記錄或指示被測介質的總量。
　　
　　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行微分，把微分電流變換為電壓，再進行平滑獲得輸出電壓。TC4538是單穩態電路，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zui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時其輸出電壓0～5V，根據輸出/輸入之間關系，C4=C5=5x1MΩ/（5Vx100Hzx2）=5000pF。
　　
　　1.2.1TC4538介紹
　　
　　TC4538是可觸發/復位的多諧振蕩器，觸發器的操作可由2個輸入開頭或結尾來實現。因為輸出單穩態脈沖寬度是由外部電阻和外部電容的時間常數決定的，這使輸出脈沖寬度的范圍更廣泛成為可能。測量動態特性的波形如圖3所示。twout=10ms±5%（Rx=100kΩ，Cx=0.1μF，VDD=10V）。
　　
　　1.2.2TC4069電路
　　
　　TC4069UB包含六個轉換電路。內部電路是由一個單一階段逆變器組成，這適合應用于CR振蕩器電路，晶體振蕩器電路和線性放大器電路也適用轉換器的情況。由于一階段門電路結構，反應時間應經降低。引腳分布如上圖4左邊電路所示，右邊電路為兩個MOS管組成的非門電路。　　
　　1.2.3TC4066電路
　　
　　TC4066B包含四個獨立的雙向開關電路。當控制輸入信號CONT被設置成“H”，開關輸入與輸出間的阻抗變低，當控制輸入信號CONT被設置成“L”，開關輸入與輸出間的阻抗變高。這可以應用于模擬信號和數字信號間的轉換。4066電路引腳分布圖如下圖5左邊電路所示，右邊電路為4066邏輯電路圖。　　
　　1.3單片機處理電路的設計
　　
　　AT89C51單片機的體積小、抗*力強、對環境要求不高，片內含4Kbyte的可反復擦寫的只讀程序存儲器和128bytes的隨機存取數據存儲器，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。P2.4腳用于油泵的啟停控制，至于報警電路，則采用晶體管驅動的報警器。壓電式蜂鳴器約10mA的驅動電流，可以用一個晶體管驅動。本設計采用獨立式按鍵接口設計，各按鍵接口獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態不會影響其他輸入線上的工作狀態。因此，通過檢測輸入線的電平狀態可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。
　　
　　1.4擴展電路的設計
　　
　　74LS373是常用的地址鎖存器芯片，它實質是帶三態緩沖輸出的8D觸發器，在單片機系統中為了擴展外部存儲器，通常需要74LS373芯片。74LS373與AT89C51連接如圖6所示。　　
　　8255是In公司生產的可編程輸入輸出接口芯片，具有3個8位的并行口I/O口，有三種工作方式，可通過程序改變其功能，因而通用性強，可作為單片機與多種外圍設備連接時的中間接口電路。
　　
　　1.5顯示電路的設計
　　
　　本設計采用動態顯示方式。在多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選碼并聯在一起，由位的段選碼并聯在一起，由一個8位I/O口控制。而共陰極點或共陽極點由一個I/O口線控制。程序控制每個時刻只一位LED顯示，循環控制選擇每位LED輪流顯示不同字符。電路如圖8所示。
　　
　　1.6打印電路的設計
　　
　　TpuP-40A是一種由單片機控制的微型智能點陣式打印機，每行可打印40個字符，具有標準的Centronic并行接口，各信號線通過20芯扁平電纜引出，打印機接口電路如圖7所示。　　
　　2、總體設計
　　
　　移動式加油系統控制電路的硬件設計總體電路圖如圖8所示。它是以AT89C51單片機為核心，外擴8255和BIC8718接顯示器，同時利用74LS138片選四塊顯示器。通過鍵盤輸入單價，加油泵開始加油，利用橢圓齒輪傳感器輸出頻率信號，再通過頻率/電壓轉換電路將頻率信號轉換為電壓信號輸入莫屬轉換器AD0809，經模數轉換后送入AT89C51單片機，處理之后送入顯示，然后接TpuP-40A打印機打印。　　
　　3、結束語
　　
　　本系統由傳感器和AT89C51單片機等構成的輸油控制系統，具有較大的通用性，電動機可以換四檔，油的單價也可設置，控制電路不變，比較靈活。本設計可采用一些*的計算機技術及單片機控制的原理、及自動化儀表等技術綜合設計出本系統的硬件電路。系統能方便、快速在A與B之間輸油并做相應的記錄、打印。顯示輸油的瞬時流量、總量等，操作方便實用。基于TC4538的F/V變換是核心部分，決定著整個系統的控制性能。同時，系統具有操作控制靈活、安全性有保障，對于故障的檢測與控制及時可靠等特點。該控制系統只適用于一些小型的加油系統，如移動式加油車，小型加油站等。