具有防盗功能的热量表的研制

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1、具有防盗功能的热量表的研制

2、第1内容加载中...1　简介热量表主要技术指标如下：　　温度测量范围：0度～99．9度；工作电流：＜3mA；温度测量精度：0．1度；流量测量精度：0．01m3。　　原理框图如图1所示。热量表主要由流量传感器，温度传感器，单片机，显示器及脉冲电磁阀组成。流量传感器把测得的流量值传送到单片机，同时温度传感器把测得的暖气入口和出口温度值传送到单片机。单片机按照热量计算公式(1)计算出热量值，并由显示器显示。断电时，脉冲电磁阀自动关闭。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(th

3、is)">　　其中Q为热量(kJ)，qm为热量表中载热体的体积流量，Δh为入口和出口载热液体的热焓之间的焓差，dt为时间增量。2　硬件构成及工作原理2．1　流量传感器　　在流量表的指针上安装一个小磁铁(图2)，在表盘上安装一干簧管，当指针指向干簧管时，干簧管受磁铁吸引闭合后向单片机传送一个低脉冲。干簧管闭合前A点被置高，闭合后使电容C放电产生一个下降沿，送到单片机的脉冲和指针转过的圈数一致(转一圈10升)，实现精确计数。500)this.style.ouseg(this)">2．2　温度传感器　　选择Pt1000的铂电阻，它精度高、稳定性好，配对精度可达到

4、0．05％。它和MSP430微控制器中的比较器及定时器联合使用对温度进行测量，精度优于0．1％。　　利用单片机的比较器模块，并配合片内定时器，测量通过Pt1000铂电阻和标准电阻对同一电容充电到同一电压值的充电时间，通过两者充电时间之比以及标准电阻的阻值可得Pt1000电阻的阻值，进而得到温度值。温度测量部分的工作原理如图3所示：R1和C1分别为高精度的标准电阻和电容。R入为暖气入口热电阻，R出为出口热电阻。500)this.style.ouseg(this)">　　第一步把R入R出置为高阻，使它们处于断开状态，R1置为输出(设电压为U)对A点充电，同时打

5、开片内定时器，当A点电压充到外加电压Ub时，比较器输出端由低转为高，同时计录定时器的值T1，设充电时间为t1。由此我们得到方程式(2)：500)this.style.ouseg(this)">第二步把R1、R入置为高阻，R出置为输入并延时让电容C1充分放电。然后同第一步，通过电阻R出对电容C1充电，设对应的充电时间为t2，定时器的读数为T2。由此可得到方程式(3)：　　500)this.style.ouseg(this)">　　第三步同第二步，测出通过R入对电容C1充电的时间t3，定时器读数T3。可以得到方程式(4)：　　500)this.style.ou

6、seg(this)">　由上面三步得到的三个方程式求得：R出＝t2＊R1/t1；R入＝t3＊R1/t1。由于定时器的值的大小即为充电时间的长短。可用T1、T2、T3代替t1、t2、t3求得R入与R出。根据热电阻的阻值—温度拟合曲线得到温度T入、T出。在这个过程中，由于A点的充电时间较短，在这么短的时间里输出电压U与电容变化很小，故对电压U与电容精度的要求不是很高。但对R1的精度要求较高，因此选用经激光修整的精密电阻。2．3　电源电源必须体积小，容量大，电压的选择兼顾到单片机、脉冲电磁阀的要求。MSP430F133微控制器的工作电流为1．5mA，等待电流为7

7、μA，显示电路为3μA左右。相对于工作电流，等待和显示电路的耗电基本可以忽略。2年约工作200天，按此工作时间的耗电量为：1．5mA＊24h＊200＝0．72Ah。选用3．6V的锂电池，一节锂离子电池的容量约为1．5Ah，它的正常使用量一般达70％，大于两年的工作耗电量，因而符合设计的要求。2．4　显示器　　采用低功耗的LCM101(L)10位多功能8段式液晶显示块。设计最终的显示位数为10位。显示参数有：进口温度、出口温度、进出口水温差、累积流量、累积热量，以上参数循环显示。温度显示分辨率为0．1度，流量显示分辨率为0．01m3，热量显示分辨率为0．1M

8、J。3　阀门开关与断电自关闭电路　　由电磁阀的原理知，电磁阀的开关是由一个30～40毫秒的脉冲电流实现的。图4是阀门开关的原理图，它由三极管和电阻等构成，电磁阀的电磁线圈接于JD1和JD2之间。当OFF端保持低电平时，在ON端通一正脉冲，阀处于打开状态；当ON端保持低电平时，在OFF端通一正脉冲，阀处于关闭状态；无论何时BP和B_N间掉电，则掉电自关闭电路被使能，在OUT端输出一个高脉冲加于OFF回路使电磁阀关闭，从而实现断电的自动关闭功能。500)this.style.ouseg(this)">4　软件设计　　流量的测量采用中断的方式，当单片机被从干簧管

9、送来的低脉冲触发中断时，流量自加10升，流量值送单片机存储，以保证