建筑能耗监测用无线温度热流采集节点的制作方法
【专利摘要】本实用新型的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，包括温度采集器和热流采集器，特征在于：热流采集器中设置有第一运算放大器、第二运算放大器以及电容C1、C2和C3，热流传感器经电阻R1、电阻R2接于第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端，第一运算放大器经电阻R6形成差分信号的正输出端，第二运算放大器的同相输入端经电容C2与电源地相连接，第二运算放大器经电阻R7形成差分信号的负输出端。本实用新型的温度热流采集节点，经两运算放大器可输出有效的、精准的差分式热流信号，不仅适用于微控制器直接采集，而且还可进行远距离传输而不失真。
【专利说明】建筑能耗监测用无线温度热流采集节点
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，更具体的说，尤其涉及一种热流采集器采用差分式放大处理的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点。
【背景技术】
[0002]为了对新建建筑的节能指标及既有建筑的节能改造进行评估，需要计算建筑墙体的热阻。在建筑墙体的热阻计算过程中，需要采集墙体的内外表面的温度差以及热流大小，墙体内外表面的温度差与热流的比值即为热阻。
[0003]由于热流传感器输出的是毫伏级别的微弱信号，不能直接利用单片机对其进行AD采样时，必须进行放大，把信号级别放大到0-3V的范围内。但现有的热流传感器电路只做到了对信号的放大，而不能有效滤除信号中的干扰；由于热流传感器在现场安装时距离终端节点的距离较远，容易叠加干扰和噪声，采用一般的放大电路不能达到滤除干扰信号的目的。再者，考虑到温度传感器输出信号的特点，需要对测温探头进行有效的放大，转化为标准的4?20mA信号进行输出，才可并直接采集。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种热流采集器采用差分式放大处理的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点。
[0005]本实用新型的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，包括温度采集器和热流采集器，温度采集器、热流采集器中分别设置有测温探头、热流探头；其特别之处在于:所述热流采集器中设置有第一运算放大器、第二运算放大器以及电容Cl、C2和C3，热流传感器的两输出端分别经电阻R1、电阻R2接于第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端上，两运算放大器的同相输入端之间、反相输入端之间分别设置有电容C3、电阻R4;第一运算放大器的同相输入端经电容Cl与电源地相连接，第一运算放大器经电阻R6形成差分信号的正输出端，第二运算放大器的同相输入端经电容C2与电源地相连接，第二运算放大器经电阻R7形成差分信号的负输出端，正输出端经电阻R3与第一运算放大器的反相输入端相连接，负输出端经电阻R5与第二运算放大器的反相输入端相连接。
[0006]两运算放大器(第一运算放大器、第二运算放大器)组成对热流探头输出信号进行差分放大的电路，两运算放大器的同相输入端之间以及其与地之间的电容Cl、C2和C3，起到滤波的作用，以避免外界信号对热流信号的干扰。电阻R3、R5实现输出信号反馈，以使两运算放大器输出的精准的热流差分信号。
[0007]本实用新型的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，所述温度采集器包括电源、测温探头、第三运算放大器，电源正向端经测温探头、电阻R8分别与第三运算放大器的同相输入端、反相输入端相连接，第三运算放大器的反相输入端经电阻R9与电源地相连接，同相输入端经电阻RlO与运算放大器的输出端相连接。
[0008]本实用新型的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，所述电阻R3、电阻R5的两端分别并联有电容C4、电容C5,第一运算放大器、第二运算放大器的电源端均与1.8?5.5的直流电源相连接。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，第一运算放大器和第二运算放大器对热流探头输出的热流信号进行放大，电容Cl、C2、C3对运算放大器同相输入端的信号进行滤波，去除外界信号的干扰，电阻R3、R5实现输出信号的反馈，使得两运算放大器输出有效的、精准的差分式热流信号，不仅适用于微控制器直接采集，而且还可进行远距离传输而不失真。
[0010]温度采集器由电源、测温探头、第三运算放大器组成，通过将测温探头接于电源与运算放大器的同相输入端之间，在运算放大器的输出端与其同相输入端之间设置电阻R10，有效地实现了对测温探头输出信号的放大作用，便于温度信号的远距离变送。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型中热流采集器的电路图；
[0012]图2为本实用新型中温度采集器的电路图；
[0013]图3为由本实用新型的无线温度热流采集节点组成的建筑能耗监测系统。
[0014]图中:I无线热流温度采集节点，2路由节点，3中心节点，4 GPRS无线网络，5远程监测分析中心。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0016]本发明的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点包括温度采集器和热流采集器，如图1所示，给出了热流采集器的电路图，其由热流探头、第一运算放大器、第二运算放大器以及电容Cl、C2和C3组成，热流探头的两输出端经电阻R1、电阻R2分别接于第一运算放大器和第二运算放大器的同相输入端上，以便两运算放大器对热流探头的输出信号进行差分放大。两运算放大器的同相输入端之间设置有电容C3，第一运算放大器的同相输入端经电容Cl接地，第二运算放大器的同相输入端经电容C2接地，电容Cl、C2和C3实现滤波作用，避免外界干扰信号进入运算放大器而对热流信号造成干扰。
[0017]两运算放大器的反相输入端通过电阻R4相连接，第一运算放大器经电阻R6形成热流信号的正输出端，正输出端与第一运算放大器的反相输入端之间设置有电阻R3，电阻R3的两端并联有电容C4，电阻R3实现输出信号的负反馈。第二运算放大器经电阻R7形成热流信号的负输出端，负输出端经电阻R5与第二运算放大器的反相输出端相连接，电阻R5的两端并联有电容C5，电阻R5实现输出信号的负反馈作用。两运算放大器均可采用0PA4379型号，其电源端与1.8?5.5V的直流电源相连接，并经0.1 μ F的电容接地。这样，经过两运算放大器就形成了热流信号的差分式输出，可将热流探头输出的毫伏级信号转化为O?3V的电压信号，可供微控制器(如单片机)直接采集。
[0018]如图2所示，给出了温度采集器的电路原理图，其包括电源、测温探头、第三运算放大器以及电阻R8、R9、R10，测温探头接于电源正端与第三运算放大器的同相输入端之间。第三运算放大器的反相输入端经电阻R8与电源正相连接，经电阻R9与电源地相邻接，第三运算放大器的输出端与同相输入端之间设置有电阻R10，电阻RlO实现输出信号的反馈作用。测温探头的输出信号经第三运算放大器的处理后，可输出4?20mA的标准传感器信号，并且可实现远距离的变送而确保信号不失真。
[0019]如图3所示，给出了由本实用新型的无线温度热流采集节点组成的建筑能耗监测系统，其包括无线热流温度采集节点1、路由节点2、中心节点3、GPRS无线网络4以及远程监测分析中心5，所示的无线热流温度采集节点I设置于待检测的建筑墙体上，用于采集建筑墙体的内外表面温度以及热流数值，并将采集的温度、热流数据以无线的形式经路由节点2转发至中心节点3，再由中心节点3统一将温度、热流数据经GPRS网络发送至远程监控分析中心5，远程监控分析中心5根据接收的热流、温度数值，计算出待测建筑的热阻值，以评价建筑是否达到相应的节能标准。
【权利要求】
1.一种建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，包括温度采集器和热流采集器，温度采集器、热流采集器中分别设置有测温探头、热流探头；其特征在于:所述热流采集器中设置有第一运算放大器、第二运算放大器以及电容Cl、C2和C3，热流传感器的两输出端分别经电阻R1、电阻R2接于第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端上，两运算放大器的同相输入端之间、反相输入端之间分别设置有电容C3、电阻R4;第一运算放大器的同相输入端经电容Cl与电源地相连接，第一运算放大器经电阻R6形成差分信号的正输出端，第二运算放大器的同相输入端经电容C2与电源地相连接，第二运算放大器经电阻R7形成差分信号的负输出端，正输出端经电阻R3与第一运算放大器的反相输入端相连接，负输出端经电阻R5与第二运算放大器的反相输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，其特征在于:所述温度采集器包括电源、测温探头、第三运算放大器，电源正向端经测温探头、电阻R8分别与第三运算放大器的同相输入端、反相输入端相连接，第三运算放大器的反相输入端经电阻R9与电源地相连接，同相输入端经电阻RlO与运算放大器的输出端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的建筑能耗监测用无线温度热流采集节点，其特征在于:所述电阻R3、电阻R5的两端分别并联有电容C4、电容C5，第一运算放大器、第二运算放大器的电源端均与1.8?5.5V的直流电源相连接。
【文档编号】G01K13/00GK203672519SQ201320826301
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】刘瑞霞, 郑晓势, 程广河, 舒明雷, 马继鹏, 付勇 申请人:山东省计算中心