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          PIC單片機(jī)的熱能表研制

          作者: 時間:2011-08-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:隨著我國福利制度的改革和計(jì)量的規(guī)范化,對的準(zhǔn)確計(jì)量成為一個比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。文中介紹了表的組成和工作原理,給出了一種基于16C64的熱能表設(shè)計(jì)方案,同時對設(shè)計(jì)和使用中的一些問題進(jìn)行了討論并提出了解決辦法。
          關(guān)鍵詞:熱能表 溫度傳感器 16C64

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/172546.htm

          隨著我國福利制度的改革,供暖制度也發(fā)生了相應(yīng)的變化。原來的供暖收費(fèi)存在著對使用的熱能估算不準(zhǔn)確、收費(fèi)不合理等問題。為此,國家建設(shè)部在一些城市實(shí)施供暖制度改革試點(diǎn),并對熱能實(shí)行計(jì)量收費(fèi),這就要求對使用的熱能進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量。本文給出了一種基于16C64的、針對熱水供暖的熱能表設(shè)計(jì)方案。


          1 熱能表的組成原理

          一般熱能表的原理框圖如圖1所示,它主要由積分儀、流量計(jì)和溫度傳感器三部分組成。流量計(jì)用于計(jì)量流過采暖設(shè)備的熱水的體積。兩只溫度傳感器分別用于測量進(jìn)水溫度和回水溫度。積分儀是熱能表的核心,它能夠根據(jù)流量計(jì)提供的熱水體積流量和進(jìn)水、回水溫度差等數(shù)據(jù)計(jì)算出消耗的熱能。其計(jì)算公式如下:

          Q=CV(t供水-t回水)

          其中,Q為消耗的熱能,單位為kWh;C為水的比熱容(C=0.001167kWh/L.℃);V為流過采暖設(shè)備的熱水體積,單位為升(L);t供水、t回水為流過采暖設(shè)備進(jìn)水口和回水口的熱水溫度,單位為℃。

          從熱能的消耗計(jì)算公式可以看出,只要測得采暖設(shè)備進(jìn)水和回水的溫差以及流過采暖設(shè)備的熱水體積就可以計(jì)算出消耗的熱能,因此,引起計(jì)量誤差的因素有:

          (1)流量計(jì)的精度;

          (2)溫度測量的準(zhǔn)確度;

          (3)兩只溫度傳感器的配對誤差;

          (4)積分儀的計(jì)算精度。

          對于流量計(jì)引起的誤差,可以通過選取精度較高的流量計(jì)來解決,計(jì)算精度可以采用合適的CPU和完善的算法來解決。對于溫度測量,國家有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),溫度測量誤差一般不大于±0.3℃,而兩只溫度傳感器的配對誤差應(yīng)不大于±0.1℃,所以需要重點(diǎn)解決。

          另外,由于熱能表通常是安裝在室外且長期使用,所以,熱能表的功耗、抗電磁干擾、可靠性因素都需要加以考慮。


          2 硬件電路構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)原理

          2.1 硬件組成

          根據(jù)上面的分析,筆者設(shè)計(jì)了一種基于PIC16C74單片機(jī)的熱能表,其組成框圖如圖2所示。該系統(tǒng)主要由CPU、流量計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、LCD顯示器、電路控制、EEPROM存儲器和時鐘電路等部分組成。其中CPU采用Microchip公司的微處理器PIC16C64,它是系統(tǒng)的核心,用于完成所有的控制和計(jì)算功能。溫度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器組成溫度采集電路,可測量采暖設(shè)備進(jìn)水和回水的溫度。為了保證測量精度,設(shè)計(jì)中選用了12位串行A/D轉(zhuǎn)換器ADS7844,理論上,ADS7844的溫度采集精度可達(dá)0.03℃。流量計(jì)用于測量流過取暖設(shè)備的熱水體積,每流過一定體積的熱水,流量計(jì)內(nèi)部的干簧管閉合一次。將這個信號接到CPU的外部中斷輸入端,干簧管每閉合一次就向CPU申請一次中斷,CPU用該信號累計(jì)流過采暖設(shè)備的熱水的體積來進(jìn)行熱能計(jì)算。在需要時,還可以通過LCD顯示器來顯示水溫和消耗的熱能以及系統(tǒng)信息等。EEPROM存儲器用于存儲系統(tǒng)信息和消耗的熱能。時鐘電路用于為整個系統(tǒng)提供系統(tǒng)時間。用鍵盤可實(shí)現(xiàn)各種操作,如:通過鍵盤可以查看水溫、消耗的熱能和系統(tǒng)信息等。電源控制電路主要是在不需要顯示和溫度測量時切斷相應(yīng)部分電路的電源,以降低系統(tǒng)功耗。系統(tǒng)設(shè)置是在每次加電時設(shè)備系統(tǒng)的年、月、日、小時和分等時間信息。另外,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,它也可向CPU申請中斷,以使CPU將當(dāng)時的時間、熱能值和故障信息寫入EEPROM以備查詢。


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          關(guān)鍵詞: 研制 熱能 單片機(jī) PIC

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