超聲波熱量表設(shè)計(jì)方案　

　　GP21內(nèi)部有一個(gè)脈沖生成器，可以交替發(fā)射出能夠驅(qū)動(dòng)兩路換能器的1Mhz脈沖，然后測量這個(gè)脈沖從換能器A到B的飛行時(shí)間，然后反向測量從B到A的飛行時(shí)間。在順流當(dāng)中超聲波的飛行時(shí)間要比在逆流當(dāng)中超聲波的飛行時(shí)間短。假設(shè)聲程為S，則S=L+S1+S2。T1：超聲波從換能器A發(fā)出，到換能器B接收到，所花費(fèi)的時(shí)間。T2：超聲波從換能器B發(fā)出，到換能器A接收到，所花費(fèi)的時(shí)間。當(dāng)測量完成后，測量結(jié)果將通過外部單片機(jī)來處理。第一步處理，單片機(jī)將會計(jì)算出上下游的飛行時(shí)間差。

　　Flow_sum為累積流量(單位：L);

　　而累積熱量在累積流量的基礎(chǔ)上乘上水的焓值系數(shù)以及溫度差即可：

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　　T2為進(jìn)水口溫度(單位：℃);T1為出水口溫度(單位：℃);k為水的焓值系數(shù)(單位：kJ/kg);Flow_sum為累積流量(單位：L)。

3 M-BUS總線應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　對于RS485總線，目前其中大部分是工業(yè)用控制系統(tǒng)，RS485通訊接口電路需要DC / DC電源，這不僅增加了系統(tǒng)的成本，同時(shí)也增加了智能傳感器的功率耗費(fèi)，因此其不能滿足電力終端設(shè)備的供電要求。M-Bus總線接口電路可以從總線上獲得電能，以及其低功耗可以滿足終端設(shè)備供電要求。結(jié)合M-Bus可以任意分支并具有高通信率的功能，M-Bus最終被確定在智能傳感器網(wǎng)絡(luò)使用?？梢源蟠蠛喕≌^(qū)、寫字樓等的復(fù)雜布線，并具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

　　M-Bus對電表來講是一種特殊的總線架構(gòu)并且是由主機(jī)控制的由主、從和兩線制電纜連接的分級通信系統(tǒng)。不同的從機(jī)不是直接交換信息，而是通過主機(jī)。M-BUS是一種新型的國際通用標(biāo)準(zhǔn)儀表總線，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和可靠性高等特點(diǎn)，線路連接途徑是采用雙絞線電纜，連接方式與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和極性都沒有關(guān)系，比較方便管理和維護(hù)。雙絞線不僅能實(shí)現(xiàn)300 ~ 9600 bps半雙工異步通信，還能同時(shí)完成信息數(shù)據(jù)的通信和儀表電源的提供。

　　M-Bus的主要特點(diǎn)：兩個(gè)非極性的傳輸線在供電的同時(shí)發(fā)送串行數(shù)據(jù)來進(jìn)行通信，并且每個(gè)從機(jī)(通過不同的ID區(qū)分)都可并行掛載在M-Bus總線上。

　　(1)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)。通過改變主機(jī)的端電壓值來發(fā)送到終端(從機(jī))的電壓。該電壓由36伏的脈沖序列的信號集中表示邏輯“1”，用+ 24 V表示邏輯“0”。在穩(wěn)定狀態(tài)下，線路將保持“1”狀態(tài);

　　(2)從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)。通過改變總線上的電流大小來傳輸信號。 1.5 mA的電流值代表邏輯“1”。當(dāng)發(fā)送“0”時(shí)，電流提高至 11?20 mA。在穩(wěn)定狀態(tài)下，總線上的維持在“1”的狀態(tài);

　　M-Bus總線的傳輸原理示于圖5。主機(jī)采用改變總線電壓但保持總線電流不變的電壓調(diào)制方法，發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)。當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)“1”時(shí) ，輸出主驅(qū)動(dòng)獲得高電壓;而當(dāng)主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)為“0”時(shí)，輸出主驅(qū)動(dòng)獲得低電壓。M-Bus從機(jī)通過檢測總線電壓變化識別數(shù)據(jù)“1”或“0”。因?yàn)榭偩€上始終存在電壓，從機(jī)可以從總線得到電能，但電流的耗費(fèi)是恒定的。從機(jī)使用總線電流調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)到主站，而總線保持較高的電壓。當(dāng)從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)“1”時(shí)，從機(jī)耗費(fèi)恒定電流;當(dāng)從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)“0”時(shí)，從機(jī)控制電流調(diào)制，以增加電流消耗的一定值。主機(jī)通過電流檢測電路和輸出增益數(shù)據(jù)“1”或“0”檢測調(diào)制電流。

　　如圖6，在該傳感器網(wǎng)絡(luò)中，通信站是主，各種傳感器是輔。在同一時(shí)間，只有一個(gè)傳感器是工作的，其他的都處于閑置狀態(tài)。只有當(dāng)變電站發(fā)送地址與傳感器相匹配時(shí)，則傳感器將被調(diào)用和更改到工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

　　對樣機(jī)進(jìn)行了分量檢定，從數(shù)據(jù)上可以得出，流量計(jì)量和溫度測量兩項(xiàng)均符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《熱量表》(CJ128-2000)中2級熱量表標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目為內(nèi)置鋰電池形，內(nèi)置3000 mAh鋰電池，預(yù)計(jì)使用壽命超過10年。系統(tǒng)平均電流為24.77 μA，此項(xiàng)指標(biāo)在國內(nèi)同行業(yè)產(chǎn)品中有很大優(yōu)勢。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第6期第76頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。