集中供暖及中央空調(diào)系統(tǒng)用熱量計(jì)的研究
加入技術(shù)交流群
外置RAM及電壓監(jiān)控模塊：外置RAM主要完成對(duì)重要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，尤其在系統(tǒng)掉電的情況下對(duì)所采集的熱量值進(jìn)行存儲(chǔ)以及掉電時(shí)間進(jìn)行記憶，便于管理，其主要芯片是X24C45，該芯片具有非易失性，便于在線寫入等特點(diǎn)。電壓監(jiān)控電路主要完成的功能是 ：在主電源失效時(shí)將備用電池自動(dòng)接入電路，當(dāng)主電源恢復(fù)時(shí)將備用電池?cái)嚅_，以達(dá)到保存系統(tǒng)數(shù)據(jù)的目的，主要芯片是INP708，該芯片帶有看門狗定時(shí)器以及降壓檢測(cè)的μP監(jiān)控電路。
外置時(shí)鐘及流量測(cè)量模塊：主要完成對(duì)單片機(jī)的運(yùn)算提供時(shí)間記數(shù)以及斷電時(shí)使用電池電源繼續(xù)工作，為記錄斷電時(shí)間提供時(shí)鐘，主要芯片是DSI302，屬于點(diǎn)滴式充電記時(shí)芯片，流量測(cè)量電路主要完成流量信號(hào)的轉(zhuǎn)換及測(cè)量，流體流動(dòng) 經(jīng)過(guò)磁電感應(yīng)器、光電耦合器等轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，送入單片機(jī)并記錄累加，完成流量的測(cè)量，該部分是熱量測(cè)量產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一，關(guān)鍵是流量信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，頻率信號(hào)與流量的對(duì)應(yīng)常數(shù)的標(biāo)定，以及最小流量的影響。
鍵盤及顯示模塊：鍵盤主要完成的功能包括清零復(fù)位，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)、查詢寄存器重要的即時(shí)值等，顯示功能是將經(jīng)過(guò)單片機(jī)計(jì)算累加的熱量值顯示出來(lái)，是系統(tǒng)功耗的主要來(lái)源，所以選用LCD液晶顯示器，具有功耗小，易于與單片機(jī)連接的CC14544芯片。
（1） 在正常通電開始工作的情況下，首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢，自檢完畢，讀取A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫差同時(shí)讀取計(jì)數(shù)器的頻率值（讀取數(shù)值后即時(shí)將計(jì)數(shù)器復(fù)位）并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量值，進(jìn)行熱量的計(jì)算，從外部的RAM讀取累計(jì)存儲(chǔ)的熱量值與測(cè)的熱量值進(jìn)行累加，累加后送回外部的RAM存儲(chǔ)，完成一個(gè)測(cè)量循環(huán)。
（2） 在突然斷電非正常情況下，電壓監(jiān)控電路開始工作，提供短時(shí)電源使得單片機(jī)把重要數(shù)據(jù)和外部時(shí)鐘的數(shù)值記錄到外部RAM中，同時(shí)系統(tǒng)開始記錄時(shí)間，以便電源恢復(fù)正常時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行(1)的工作內(nèi)容，并記錄下停電時(shí)間的累加值。
（3） 軟件對(duì)溫漂和時(shí)漂的自動(dòng)測(cè)量及消除，在軟件中設(shè)置測(cè)量各傳感器的零點(diǎn)值并存為數(shù)據(jù)文件，在熱量計(jì)量計(jì)算中減除該對(duì)應(yīng)傳感器的零值，可以有效的消除溫漂和時(shí)漂的影響，提高了傳感器的測(cè)量精度及系統(tǒng)總體精度。
精度的實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)及應(yīng)用
熱量計(jì)的外形尺寸130×130×40mm，液晶顯示，保證熱量計(jì)的精度是熱量計(jì)開發(fā)成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，對(duì)其精度進(jìn)行 校驗(yàn)是開發(fā)研究的重要內(nèi)容，圖3是校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要完面熱量計(jì)在小流量工況下性能標(biāo)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：水流經(jīng)1.5級(jí)的水表計(jì)量后經(jīng)過(guò)電加熱升溫后，進(jìn)入流量變送器將流量信號(hào)轉(zhuǎn)化為光電信號(hào)將信號(hào)送入熱量進(jìn)行計(jì)數(shù)，流體進(jìn)入散熱器，經(jīng)強(qiáng)制對(duì)流換熱后流入標(biāo)準(zhǔn)容器。在散熱器前后各設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，除由熱量計(jì)測(cè)量經(jīng)放大的電壓信號(hào)外，還用6.5位的KEITHLEY2000多功能表測(cè)量了未經(jīng)放大的熱電偶輸出信號(hào)，作為熱量計(jì)溫差測(cè)量的 校驗(yàn)信號(hào)。流量的校驗(yàn)主要是由水表、流量頻率變送器、頻率信號(hào)測(cè)量并轉(zhuǎn)化為流量，測(cè)得流量值與標(biāo)準(zhǔn)容器得的數(shù)值比較，計(jì)算其測(cè)量誤差，其中實(shí)驗(yàn)中主要集中在小流量區(qū)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1（表中qi代表流量值）。
表1 流量計(jì)校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 
結(jié) 論
本文針對(duì)熱量過(guò)程中存在的問(wèn)題，開發(fā)了一套熱量計(jì)量系統(tǒng)，以滿足集中供暖和中央空調(diào)系統(tǒng)的熱量計(jì)量，具有廣闊的市場(chǎng)前景，該系統(tǒng)的開發(fā)成功對(duì)集中供暖和中央空調(diào)系統(tǒng)的市場(chǎng)管理具有重要意義。該系統(tǒng)具有；智能化程度高、性能穩(wěn)定、精度高、功能齊全、易于安裝等特點(diǎn)；經(jīng)實(shí)驗(yàn) 校驗(yàn)表明：
（1）該系統(tǒng)具有啟動(dòng)流速小的特點(diǎn)，啟動(dòng)流速小于0.2629m/s，比水表啟動(dòng)的流速?。欢谡Ａ魉傧?，其總體誤差小于4%，這一精度滿足集中供暖和中央空調(diào)系統(tǒng)的熱（冷）量計(jì)量的精度要求。
（2） 該系統(tǒng)充分利用單片機(jī)具有易開發(fā)等特點(diǎn)，充分利用其強(qiáng)大的軟件處理及數(shù)據(jù)采集運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)了純機(jī)械系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，達(dá)到自動(dòng)記錄、處理、顯示數(shù)據(jù)等智能化要求，自動(dòng)修正測(cè)溫誤差等功能，降低了硬件成本，有利于市場(chǎng)化。
（3） 外置ROM、電源監(jiān)控以及外置時(shí)鐘、電源設(shè)置，使單片機(jī)系統(tǒng)具有內(nèi)外資源結(jié)合利用，在停電的情況下系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入計(jì)時(shí)，為集中供暖、中央空調(diào)的管理提供了極大的便利，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等功能得到了強(qiáng)化，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
（4） 該系統(tǒng)還具有運(yùn)行部件少、使用壽命長(zhǎng)、功耗低、易維護(hù)和改型，可以滿足不同的流量測(cè)量范圍，易形成系列化生產(chǎn)，同時(shí)具有運(yùn)行穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性好等特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
1 呂崇德 .姜學(xué)智.楊獻(xiàn)勇等.熱工參數(shù)測(cè)量與處理.北京；清華大學(xué)出版社.1990
2 王福瑞.王春艷.陸培等.單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全.北京；北京航空航天大學(xué)出版社.1999
3 武漢力源電子器件用戶手冊(cè).武漢；武漢力源電子股份有限公司.2000
4 ModeI 2000 MuItimeter User' S manuaI,Ohio,U.s.A,KeithIey Instru-ments,Inc.1999(end)
評(píng)論