CN2852086Y - 一种进行热计量的装置 - Google Patents

Abstract

一种进行热计量的方法和装置属于热计量领域，所述的装置包含单片机，液晶显示器，键盘，通讯电路，电源，入水口测温电路，出水口测温电路，室温测温电路；入水口测温电路，出水口测温电路，室温测温电路的模拟输出端分别与单片机的三个模拟输入端连接，发送温度电信号；单片机通过模拟输入端接收温度电信号，计算热量值；所述单片机的显示接口与液晶显示器连接，发送要显示的内容；单片机的键盘接口与键盘连接，接收设定显示内容的命令；单片机的串行接口与通讯电路连接，发送测量数据到外部和接收设定指令。本实用新型避免了在热量表中使用流量计，简单实用。

Description

一种进行热计量的装置

技术领域

一种进行热计量的装置属于热计量领域。

技术背景

目前在供暖系统中使用的传统热量表使用测量温差和流量的方法来进行热计量。这种方法需要在供水管线或回水管线中串接一块热水流量计，通过测量流过散热器中的热水流量，再加上同一时刻测量到的进出口温差，由微处理器进行计算，算出散热器所消耗的热量值。在现有的热量表中，一般使用的热水流量计是叶轮式的，通过水的流动产生的动能冲击叶轮，根据所记录的叶轮的转数可得到热水的体积流量，再由处理器换算成质量流量，参与热计量。由于热力管线中的水是循环使用的，水中含有大量的铁锈、泥沙，水质变得很差。这些水中杂质会影响热水流量计中的叶轮的转动。尤其当供暖季结束后，经过一个夏天的闲置，在新的供暖季开始时，会发生叶轮锈死，不能转动的现象。另外，在管线中串接这种流量计，会造成不同程度的压力损失，尤其在叶轮转动不良的情况下，这种压力损失不仅造成热量计量失准，而且往往会影响供暖效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是为热流量计量提供一种新的装置，无需测量流量也可以测量散热器所消耗的热量值。

一种进行热计量的装置，包含单片机1，液晶显示器2，键盘3，通讯电路4，电源5，入水口测温电路6，出水口测温电路7；入水口测温电路6和出水口测温电路7的模拟输出端分别与单片机1的两个模拟输入端连接，发送温度电信号；单片机1通过模拟输入端接收温度电信号，通过键盘接口接收设定显示内容的命令，通过液晶显示接口发送显示内容，通过串行接口完成测量数据的传送和接收设定指令；液晶显示器2通过地址、数据接口与单片机1的液晶显示接口连接，接收要显示的内容；键盘3通过数据接口与单片机1的键盘接口连接，接收设定显示内容的命令；通讯电路4通过数据接口与单片机1的串行接口连接，发送测量数据到外部和接收设定指令；电源5与装置中各个器件的电源连接、供电；本实用新型的特征在于：还包括室温测量电路8，它的输出端与单片机1的任何一个未连接的模拟输入端连接，发送室温电信号。

所述的一种进行热计量的装置，其特征在于：所述单片机1含有至少3个模拟输入端，每个输入端的模拟量用至少10位数字量表示。

本实用新型所提出的装置，通过测量散热器出入口水的温度和室温来间接地算出管线中热水的质量流量，避免了在管线中串接叶轮流量计所带来的弊病，同时也降低了热计量装置的成本和安装维护费用。

附图说明

图1现有热流量计量装置系统框图，其中：

1、单片机，2、液晶显示器，3、键盘，4、通讯电路，5、电源，6、入水口测温电路，7、出水口测温电路，9、现有热水流量计；

图2热流量计量装置系统框图，其中：

8、室温测量电路；

图3入水口水温为70℃、室温为24.1℃、散热器为SYTLZ-A-2-1.2铜铝复合散热器时，试验测得的温差与流量。

具体实施方式

本装置中的单片机1为美国德克萨斯仪器公司的MSP430FE423/5/7。装置使用电池供电，电源稳压芯片5采用TPS60210。因为需要显示一些通用液晶显示器不提供的、与热计量有关的专用符号，所以液晶显示器2为定制的段式液晶显示器，无通用型号。通讯电路4采用MAX3232。因为热量表的按键的用途与一般通用键盘不一致，所以键盘3自制，无通用型号。入水口测温电路6的传感器和出水口测温电路7的传感器采用配对的Pt1000型带螺纹的铠装热电阻，型号为WZP-203。室温测量电路8采用美国国家半导体公司的LM334。在使用时将测量入水、出水口温度的传感器分别接到待测散热器的入水、出水口管线中。室温测量电路8安装在装置内，通过外壳上的通风孔感测室内空气温度。装置固定在离开散热器1米以外的墙上。

单片机1内部集成有三个独立的1到32倍二进制可调程控放大器和三个独立的16位∑-Δ模数转换器，一个1.25v的参考恒压源，三个模数转换器的模拟输入分别连接测量入水口温度和出水口温度的两个测温电路的输出端以及用来测量室温的LM334的输出端。单片机1片内还集成有一个128段的液晶控制驱动器，可以驱动定制的段式液晶显示器。单片机1片内的串行通讯接口与MAX3232电平变换器构成RS-232串口通讯电路4。键盘的数据接口与单片机的键盘接口相连。单片机1片内的16位定时器电路为整个测量系统提供时间基准。

系统工作时，在一个工作周期内，单片机1按照片内的16位定时器提供的定时，对测量入水口温度和出水口温度的模拟输入进行采样，同时也对测量室温的模拟输入进行采样、变换，单片机1将数字化后的三个模拟量值转换成对应的温度值。然后将所测温度值代入散热器的出入口水的温差与流过散热器的热水质量流量的函数关系式：

$\mathrm{\ΔT}=\frac{b}{{\mathrm{cQ}}_m+b}(T_m-T_{\mathrm{room}})(1-e^{-a(\frac{1}{{\mathrm{cQ}}_m}+\frac{1}{b})})$

其中T_in为入口水温度，T_out为出水口温度，ΔT为出入口水温差，即入水口水温减去出水口的水温T_in-T_out，T_room为室温，计量单位均为℃，Q_m为所要求解的流过散热器的热水质量流量，计量单位为kg/h，a，b，c为常数，从而解出流过散热器的热水质量流量Q_m。

然后，将测得的散热器的入口水的温度、出口水的温度和计算出的热水质量流量Q_m代入热水质量流量、温差和散热量的函数关系式：

$Q={\∫}_{{\mathrm{\τ}}_0}^{{\mathrm{\τ}}_1}\mathrm{KC}{Q}_m(T_m-T_{\mathrm{out}})\mathrm{d\τ}$

其中K为综合修正系数，C为热水的质量比热容，值为4178J/kg℃，Q_m为流经散热器的热水质量流量，计量单位为kg/h，T_in为入口水温度，计量单位为℃，T_out为出口水温度，计量单位为℃，τ为时间计量单位为秒，τ₀和τ₁分别为完成每一次热量计量过程的起始时间和结束时间，计量单位均为秒，Q为求解的最终的散热器的散热量，计量单位为J。求得的散热量Q被显示在液晶显示器上，并通过通讯电路4发出。

在完成上述工作后，单片机1还要检测键盘3输入以及进行一些系统的日常检测和维护工作，当出现异常情况时，在液晶显示器2上显示异常错误标志，并通过通讯电路4发送报警信号。在每一个工作周期内，系统完成所有工作后均进入睡眠状态以节约电能。

在本实施例中，系统的工作周期的时长为1秒。

Claims (2)

1、一种进行热计量的装置，包含单片机(1)，液晶显示器(2)，键盘(3)，通讯电路(4)，电源(5)，入水口测温电路(6)，出水口测温电路(7)；入水口测温电路(6)和出水口测温电路(7)的模拟输出端分别与单片机(1)的两个模拟输入端连接，发送温度电信号；单片机(1)通过模拟输入端接收温度电信号，通过键盘接口接收设定显示内容的命令，通过液晶显示接口发送显示内容，通过串行接口完成测量数据的传送和接收设定指令；液晶显示器(2)通过地址、数据接口与单片机(1)的液晶显示接口连接，接收要显示的内容；键盘(3)通过数据接口与单片机(1)的键盘接口连接，发送设定显示内容的命令；通讯电路(4)通过数据接口与单片机(1)的串行接口连接，发送测量数据到外部和接收设定指令；电源(5)与装置中各个器件的电源连接、供电；本实用新型的特征在于：还包括室温测量电路(8)，它的输出端与单片机(1)的任何一个未连接的模拟输入端连接，发送室温电信号。

2、根据权利要求1所述的一种进行热计量的装置，其特征在于：所述单片机(1)含有至少3个模拟输入端，每个输入端的模拟量用至少10位数字量表示。