集中供暖及中央空調系統用熱量計的研究
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外置RAM及電壓監控模塊：外置RAM主要完成對重要數據的存儲，尤其在系統掉電的情況下對所采集的熱量值進行存儲以及掉電時間進行記憶，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。電壓監控電路主要完成的功能是 ：在主電源失效時將備用電池自動接入電路，當主電源恢復時將備用電池斷開，以達到保存系統數據的目的，主要芯片是INP708，該芯片帶有看門狗定時器以及降壓檢測的μP監控電路。
外置時鐘及流量測量模塊：主要完成對單片機的運算提供時間記數以及斷電時使用電池電源繼續工作，為記錄斷電時間提供時鐘，主要芯片是DSI302，屬于點滴式充電記時芯片，流量測量電路主要完成流量信號的轉換及測量，流體流動 經過磁電感應器、光電耦合器等轉換成頻率信號，送入單片機并記錄累加，完成流量的測量，該部分是熱量測量產生誤差的主要來源之一，關鍵是流量信號轉換過程中，頻率信號與流量的對應常數的標定，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位，調節放大倍數、查詢寄存器重要的即時值等，顯示功能是將經過單片機計算累加的熱量值顯示出來，是系統功耗的主要來源，所以選用LCD液晶顯示器，具有功耗小，易于與單片機連接的CC14544芯片。
（1） 在正常通電開始工作的情況下，首先進行系統自檢，自檢完畢，讀取A/D轉換的數據，轉換為對應的溫差同時讀取計數器的頻率值（讀取數值后即時將計數器復位）并轉換為相應的流量值，進行熱量的計算，從外部的RAM讀取累計存儲的熱量值與測的熱量值進行累加，累加后送回外部的RAM存儲，完成一個測量循環。
（2） 在突然斷電非正常情況下，電壓監控電路開始工作，提供短時電源使得單片機把重要數據和外部時鐘的數值記錄到外部RAM中，同時系統開始記錄時間，以便電源恢復正常時，系統進行(1)的工作內容，并記錄下停電時間的累加值。
（3） 軟件對溫漂和時漂的自動測量及消除，在軟件中設置測量各傳感器的零點值并存為數據文件，在熱量計量計算中減除該對應傳感器的零值，可以有效的消除溫漂和時漂的影響，提高了傳感器的測量精度及系統總體精度。
精度的實驗校驗及應用
熱量計的外形尺寸130×130×40mm，液晶顯示，保證熱量計的精度是熱量計開發成功與否的關鍵環節，因此，對其精度進行 校驗是開發研究的重要內容，圖3是校驗實驗臺，主要完面熱量計在小流量工況下性能標定，實驗過程如下：水流經1.5級的水表計量后經過電加熱升溫后，進入流量變送器將流量信號轉化為光電信號將信號送入熱量進行計數，流體進入散熱器，經強制對流換熱后流入標準容器。在散熱器前后各設置溫度測點，除由熱量計測量經放大的電壓信號外，還用6.5位的KEITHLEY2000多功能表測量了未經放大的熱電偶輸出信號，作為熱量計溫差測量的 校驗信號。流量的校驗主要是由水表、流量頻率變送器、頻率信號測量并轉化為流量，測得流量值與標準容器得的數值比較，計算其測量誤差，其中實驗中主要集中在小流量區。實驗數據見表1（表中qi代表流量值）。
表1 流量計校驗實驗數據表 
結 論
本文針對熱量過程中存在的問題，開發了一套熱量計量系統，以滿足集中供暖和中央空調系統的熱量計量，具有廣闊的市場前景，該系統的開發成功對集中供暖和中央空調系統的市場管理具有重要意義。該系統具有；智能化程度高、性能穩定、精度高、功能齊全、易于安裝等特點；經實驗 校驗表明：
（1）該系統具有啟動流速小的特點，啟動流速小于0.2629m/s，比水表啟動的流速小；而在正常流速下，其總體誤差小于4%，這一精度滿足集中供暖和中央空調系統的熱（冷）量計量的精度要求。
（2） 該系統充分利用單片機具有易開發等特點，充分利用其強大的軟件處理及數據采集運算能力，實現了純機械系統無法實現的功能，達到自動記錄、處理、顯示數據等智能化要求，自動修正測溫誤差等功能，降低了硬件成本，有利于市場化。
（3） 外置ROM、電源監控以及外置時鐘、電源設置，使單片機系統具有內外資源結合利用，在停電的情況下系統自動轉入計時，為集中供暖、中央空調的管理提供了極大的便利，數據的存儲等功能得到了強化，完全實現了自動化。
（4） 該系統還具有運行部件少、使用壽命長、功耗低、易維護和改型，可以滿足不同的流量測量范圍，易形成系列化生產，同時具有運行穩定，復現性好等特點。
參考文獻
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