熱量表的流量自動標定系統(tǒng)的設計

　　熱量表的流量標定過程由上位機通過控制單元全程自動控制。由于管道內的氣泡會對流量計量帶來誤差，測試開始時由控制單元啟動電磁閥開始排氣過程。排氣結束后，開始流量標定。對每個流量點，等待電子秤讀數(shù)穩(wěn)定后由控制單元從電子秤自動讀取數(shù)據(jù)，從而換算得到流量Q0。同時控制單元采集熱量表的數(shù)據(jù)Q1，由此計算出每塊熱量表在該流量點的修正系數(shù)C=Q0/Q1。對由中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程規(guī)定的5個流量點依次測試，完成一輪標定。整個標定過程完成后，控制單元將修正系數(shù)自動寫入到相應熱量表中，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機，由上位機判斷熱量表合格與否。

　　該標定系統(tǒng)的標準流量是由電子秤稱重來確定的，因此電子秤量程范圍既要滿足最小流量時的稱量又要滿足最大流量時的稱量，其測量精度直接影響到熱量表的精度。因為是循環(huán)系統(tǒng)，容器體積為最大流量點所需要流體體積的2倍，恒溫水箱體積是最大流量點所需要流體體積的3倍即可滿足要求。為保證流經(jīng)熱量表的流體流態(tài)穩(wěn)定，待檢定的熱量表上游段的直管段應滿足5倍管徑以上，下游段的直管段應滿足3倍管徑以上。串聯(lián)熱量表個數(shù)不宜過多，太多不但占地面積大，而且會使整個循環(huán)管路中壓差過大影響標定結果，本系統(tǒng)中最多串聯(lián)12塊熱量表。水泵運行過程中循環(huán)管道流體常有脈動現(xiàn)象，這將對熱量表的流量計量引入誤差，系統(tǒng)設計時在水泵的后端加裝穩(wěn)壓罐避免脈動沖擊。此外，循環(huán)管路設計時配置一段透明管道便于操作者觀察流體是否有氣泡，若排氣過程中觀察到已無氣泡，可人工提前停止排氣;若標定過程中發(fā)現(xiàn)有氣泡現(xiàn)象，可以通過停止按鈕結束本次測試重新進行標定。對熱量表流量的自動標定過程由控制單元和上位機軟件配合完成。

　　系統(tǒng)控制單元

　　本系統(tǒng)的控制單元框圖如圖2所示，主要由鍵盤電路、溫控電路、電磁閥控制電路、光電收發(fā)接口電路、通信接口電路、聲光指示電路組成。采用MSP430F149單片機為控制核心，外接6MHz晶振。

　　控制單元內部單片機的供電為3.3V，其他芯片和模擬器件的供電在3V到10V之間。控制單元的電源輸入是由外部開關電源提供的。在生產(chǎn)現(xiàn)場，開關電源與水泵電機共用一路交流電，水泵在運行過程中會引起開關電源的輸出波動，若不采取防浪涌措施勢必會影響到單片機的正常工作。根據(jù)上述分析設計系統(tǒng)電源模塊如圖3所示。電感L1起防浪涌保護作用;輸入電壓經(jīng)開關電源芯片MC34063后輸出12V電壓，然后通過兩個NCP1117ST33穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生兩路3.3V電源分別給單片機和光電接收電路供電。