智能熱量測控儀的研究

一 智能熱量測控儀的組成及工作原理

為對被測參數更精準的讀取及控制，本熱量測控儀利用單片機實現。

1 智能熱量測控儀的主要組成

由圖可知本熱量測控儀主要由熱電式傳感器、電磁換向閥、液體流量傳感器、A／D轉換器、單片機、濕度傳感器、后備電源等組成。

熱電式傳感器(此處用熱電偶，其工作原理是熱電感應)是當兩端連接點處于不同溫度環境時，就會在回路中產生由溫度差所決定的電動勢，從而在回路中形成電流。當熱電偶兩端的溫度差較大時，回路中產生的電動勢也較大；當熱電偶兩端的溫度差較小時，回路中產生的電動勢也較小。基于此工作原理，用以監控供水回路中水流的溫度變化。

電磁換向閥是電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動閥芯來控制液流方向的。它是電氣系統與液壓系統之間的信號轉換元件，它的電氣信號由液壓設備中的按鈕開關、限位開關、行程開關等電氣元件發出，從而可以使液壓系統方便的實現各種操作及自動順序動作。

液體流量傳感器用于向測控儀的主機反饋流經住戶的總水量。

空氣濕度傳感器是利用對水分子敏感性強(吸附能力)的材料或與水分子能發生物理、化學反應的材料來監測空氣中的水分子含量，并將所獲數據信息反饋到測控儀器的主機。

后備電源是當驅動電路電壓失常時保證驅動電路仍正常工作的一種自動保護(可以提供給失常電路正常的電壓)裝置，保證了所需監測數據信息的連續穩定性。

A／D轉換器即模／數轉換器，其功能是將輸入的數字量經過置數與選擇邏輯轉換為電壓模擬量的輸出，市場上常見的A／D轉換器分辨率多為8位和12位，轉換時間在20100微妙。

2 智能熱量測控儀的原理

熱量測控系統工作條件當分別位于進水管與回水管內的熱電偶的兩端出現一定溫度差時，回路所產生的電動勢經模數轉換后得到相應的數值所對應的溫差△T1。進水量由液體流量傳感器反饋到測控儀主機。同時，室內的空氣濕度也作為一項重要參數經空氣濕度傳感器反饋到測控儀主機，經散熱器后的水溫會有一定的下降值，即形成一個新的溫度變化量，所反饋的新產生的電動勢經模數轉換后得到相應的溫度差△T2。測控儀主機將所接受到信息經過解調、放大(或衰減)、抗衰混濾波、隔直等處理后轉換成模擬信號，再經信號采集將模擬信號轉換成數字信號，與預先設定值進行比較后，向電磁換向閥(執行機構)發出控制信號，從而實現對換向閥啟閉的自動控制。當溫度、濕度等參量的協調值高過或低于預設值時，電磁換向閥變換到左位或右位，從而實現對水流量的控制，以此來達到調節室內溫度、濕度等參數的目的，并根據溫差、水量計算出所供熱水經過某住戶后熱能的消耗。

3 部分測量參量的計算

①進出水回路中的水溫差△T

②定量個循環過程的總水量L

③C是水的比熱容

④v是進水流速

⑤s是進水通路的截面積

公式：L＝v*S Q＝L*△T*C△Q＝AL*△T*C Q總＝△Q+Q

二 流量傳感器

現今，國內外對于流體是液體的情況，流量傳感器又可劃分為機械式和非機械式傳感器。機械式流量傳感器大體包括空氣流量傳感器、電磁流量傳感器、流量計傳感器等；非機械式流量傳感器當屬超聲波流量傳感器技術成熟。單就價格方面而言，超聲波式傳感器的價位是它能否得到普及的障礙，但其耐耗損壽命長、要求的水質低等一系列所具有的性能優勢又是其脫穎而出的關鍵。對于國內機械式流量傳感器基于其耗電小、造價低的特點普及率非常高，但它對水的純潔度的要求有非常高，小部分的碎屑或泥沙就會造成其測量精度的驟降，造成使用壽命縮短。綜合考慮國內的消費水平及水質等因素，流量計和測控儀不適合配裝成一體，而是要分裝，以便降低更換成本、減小人力消耗。

分流束技術在流量計中的采用，提高了測量精度的準確性和抗干擾穩定性。流量計葉輪的旋轉速度反應了水流的流速，傳感器會將監控的信息直接反饋到測控儀主機進行計算協調。

對測控儀器電路的要求有抗干擾能力，穩定性，頻率特性，量程與分辨率，輸入與輸出阻抗。