智能热量测控仪的研究

来源:用户上传      作者: 刘建华

　　一　智能热量测控仪的组成及工作原理
　　
　　为对被测参数更精准的读取及控制，本热量测控仪利用单片机实现。
　　
　　1　智能热量测控仪的主要组成
　　由图可知本热量测控仪主要由热电式传感器、电磁换向阀、液体流量传感器、A／D转换器、单片机、湿度传感器、后备电源等组成。
　　热电式传感器(此处用热电偶，其工作原理是热电感应)是当两端连接点处于不同温度环境时，就会在回路中产生由温度差所决定的电动势，从而在回路中形成电流。当热电偶两端的温度差较大时，回路中产生的电动势也较大；当热电偶两端的温度差较小时，回路中产生的电动势也较小。基于此工作原理，用以监控供水回路中水流的温度变化。
　　电磁换向阀是电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向的。它是电气系统与液压系统之间的信号转换元件，它的电气信号由液压设备中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元件发出，从而可以使液压系统方便的实现各种操作及自动顺序动作。
　　液体流量传感器用于向测控仪的主机反馈流经住户的总水量。
　　空气湿度传感器是利用对水分子敏感性强(吸附能力)的材料或与水分子能发生物理、化学反应的材料来监测空气中的水分子含量，并将所获数据信息反馈到测控仪器的主机。
　　后备电源是当驱动电路电压失常时保证驱动电路仍正常工作的一种自动保护(可以提供给失常电路正常的电压)装置，保证了所需监测数据信息的连续稳定性。
　　A／D转换器即模／数转换器，其功能是将输入的数字量经过置数与选择逻辑转换为电压模拟量的输出，市场上常见的A／D转换器分辨率多为8位和12位，转换时间在20100微妙。
　　
　　2　智能热量测控仪的原理
　　热量测控系统工作条件当分别位于进水管与回水管内的热电偶的两端出现一定温度差时，回路所产生的电动势经模数转换后得到相应的数值所对应的温差△T1。进水量由液体流量传感器反馈到测控仪主机。同时，室内的空气湿度也作为一项重要参数经空气湿度传感器反馈到测控仪主机，经散热器后的水温会有一定的下降值，即形成一个新的温度变化量，所反馈的新产生的电动势经模数转换后得到相应的温度差△T2。测控仪主机将所接受到信息经过解调、放大(或衰减)、抗衰混滤波、隔直等处理后转换成模拟信号，再经信号采集将模拟信号转换成数字信号，与预先设定值进行比较后，向电磁换向阀(执行机构)发出控制信号，从而实现对换向阀启闭的自动控制。当温度、湿度等参量的协调值高过或低于预设值时，电磁换向阀变换到左位或右位，从而实现对水流量的控制，以此来达到调节室内温度、湿度等参数的目的，并根据温差、水量计算出所供热水经过某住户后热能的消耗。
　　
　　3　部分测量参量的计算
　　①进出水回路中的水温差△T
　　②定量个循环过程的总水量L
　　③C是水的比热容
　　④v是进水流速
　　⑤s是进水通路的截面积
　　公式：L＝v*S　Q＝L*△T*C△Q＝AL*△T*C　Q总＝△Q+Q
　　
　　二　流量传感器
　　
　　现今，国内外对于流体是液体的情况，流量传感器又可划分为机械式和非机械式传感器。机械式流量传感器大体包括空气流量传感器、电磁流量传感器、流量计传感器等；非机械式流量传感器当属超声波流量传感器技术成熟。单就价格方面而言，超声波式传感器的价位是它能否得到普及的障碍，但其耐耗损寿命长、要求的水质低等一系列所具有的性能优势又是其脱颖而出的关键。对于国内机械式流量传感器基于其耗电小、造价低的特点普及率非常高，但它对水的纯洁度的要求有非常高，小部分的碎屑或泥沙就会造成其测量精度的骤降，造成使用寿命缩短。综合考虑国内的消费水平及水质等因素，流量计和测控仪不适合配装成一体，而是要分装，以便降低更换成本、减小人力消耗。
　　分流束技术在流量计中的采用，提高了测量精度的准确性和抗干扰稳定性。流量计叶轮的旋转速度反应了水流的流速，传感器会将监控的信息直接反馈到测控仪主机进行计算协调。
　　对测控仪器电路的要求有抗干扰能力，稳定性，频率特性，量程与分辨率，输入与输出阻抗。

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