暖氣分戶計費中溫度與流量傳感器設計

3 流量采集系統電路設計
3．1 流量采集的理論基礎
系統采用渦輪流量計，它是速度式流量計的主要種類之一，其采用多葉片的轉子感受流體平均流速從而推導出流量或總量。轉子的旋轉運動可由機械、磁感應、光學或電子方式檢出并由讀出裝置進行顯示或記錄。系統采用的是磁感應方式檢驗并記錄數據的霍爾元件。
渦輪流量計的工作原理：當被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪隨轉動周期改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發生周期性變化，產生周期性的感應電勢，送到單片機進行計數。渦輪流量計的實用流量方程為
qV=f／K (8)
qm=qvρ (9)
式中，qv，qm為分別為體積流量m3／s和質量流量kg／s；f為流量計輸出信號的頻率；K為流量計的儀表系數。
3．2 流量傳感器的具體電路設計
系統中霍爾開關工作在低頻、低磁場中，所測磁場較小，霍爾輸出也較小，所以應選擇敏感、噪聲系數低、由礙化銦材料制成的元件。所選霍爾元件為A3144EUA。該型號霍爾開關的特點是溫度穩定性好，電源電壓為4．5～24 V，系統采用的VCC為5 V，輸出飽和電壓為0～400 mV。具體的設計電路如圖4所示。

為減少熱損失，流量測量儀應該安裝在供暖裝置的出水管上。
很明顯，水的流速V與霍爾開關每秒輸出的脈沖數n成正比
V=Cn (10)
式中，C為比例系數。流速乘以時間再乘以管道的橫截面積及可以得到一定時間內的流量大小。
標定C較為簡單的方法是：將標準流速儀和被測流速儀放置于流場的同一點，標準流速儀的讀數為V’，被標定的流速儀的讀數為Cn’，則
V’=Cn’ (11)
式中，n’即計數器測得的霍爾開關1 s內輸出的脈沖數。
在忽略流體與葉片間相對滑動的情況下，C是葉片外緣的周長。
C=2πR (12)
式中，R為葉片圓周的半徑。
若在每個葉片轉動輪每個的外緣處都安裝一個間隔為90°的磁鋼，則。

4 結束語
實行計量供熱的目的是節約能源和保護環境，也是保證供熱事業的可持續發展，要解決的問題是正確計量熱量及熱費的合理分攤。而對于供熱系統的需要是在滿足精度的同時還需考慮成本和運行的穩定性。