专利名称：一种基于射流流量计的热量表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热量表，尤其涉及一种主要用于小区、家庭、办公等 场所的热量计量的基于流量计的热量表。
背景技术：
当前，热量表主要以传统机械水表为水流量计量部件，附带脉冲传感器、 温度传感器和单片机，由单片机计算实际使用的热量。脉冲传感器主要有干簧
管、霍尔传感器、TI电感传感器等形式，把水表机械读数转化为电子读数，这 种转化方法容易受到干扰，导致水计量可靠性差、误差大。以水表为流量计量 部件的热量表也就具有机械水表的固有特点计量精度低、故障率高、噪音大 等缺点。另一种常见的热量表以超声波流量计作为水流量计量部件，这种热量 表成本相对较高，只能用于清洁的水计量，测量电路复杂，难于测量低流速。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于射流流量计的 热量表，该热量表准确、可靠、成本低。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的 一种基于射流流量计的 热量表，它包括射流基表和检测电路；其中，所述射流基表包括第一电极、第 二电极、第三电极、矩形阻流件、两个永磁结构、反馈通道和测量管；第一电 极、第二电极、第三电极和矩形阻流件均固定在测量管内，且与测量的管壁绝 缘，第一电极和第三电极在矩形阻流件的一侧，第二电极在矩形阻流件的另一 侧，两个永磁结构分别固定在测量管与两侧的反馈通道之间；所述检测电路包 括单片机、差分放大电路、比较器电路、温度检测电路、红外通信接口电路、 按键和LCD显示器；差分放大电路与比较器电路相连，比较器电路、温度检测 电路、红外通信接口电路、按键、LCD显示器分别与单片机相连；射流基表的第 一电极、第二电极、第三电极分别与差分放大电路相连。本实用新型的有益效果是，
1、 测量下限低，运行可靠，计量准确；
2、 电磁检测方法具有防管道振动、流体颤动、电磁辐射等技术特点；
3、 整个热量表即装即用，免维护，可靠。
图l是射流基表的结构示意图2是本实用新型的电路结构示意图3是本实用新型的单片机接口电路图4是本实用新型的温度检测电路；
图5是本实用新型的差分放大电路；
图6是本实用新型的红外通信电路；
图中，1、第一电极，2、第二电极，3、第三电极，4、矩形阻流件，5、永 磁结构，6、反馈通道，7、测量管。
具体实施方式
下面根据附图详细说明本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加 明显。
如图1所示，本发明基于射流流量计的热量表包括射流基表和检测电路。 射流基表包括第一电极1、第二电极2、第三电极3、矩形阻流件4、两个永磁 结构5、反馈通道6和测量管7。第一电极l、第二电极2、第三电极3和矩形 阻流件4均固定在测量管7内，第一电极l、第二电极2、第三电极3均与测量 管7的管壁绝缘。第一电极1和第三电极3在矩形阻流件4的一侧，第二电极2 在矩形阻流件4的另一侧。两个永磁结构5分别安装在测量管7与两侧的反馈 通道6之间。
如图2所示，检测电路包括单片机、差分放大电路、比较器电路、温度检 测电路、红外通信接口电路、按键和LCD显示器。差分放大电路与比较器电路 相连，比较器电路、温度检测电路、红外通信接口电路、按键、LCD显示器分别 与单片机相连。射流基表的第一电极K第二电极2、第三电极3与差分放大电 路相连。整个检测电路靠一个电池供电。
如图3所示，本实用新型的单片机可以采用美国TI公司的MSP430F4XX系列单片机，但不限于此。下面以MSP430F449为例，说明微功耗电路的实现。在 CMOS器件中，功耗尸与系统时钟频率/成正比，尸ocr2/，其中「是电源电压。 一般单片机的工作电压是不变的，所以要尽可能地降低系统时钟频率/。因此， MSP430F449只接低频晶振LFXT1二32. 76服Hz，不接高频晶振XT2。 MSP430F449 需要高速运行时，通过MSP430F449的FLL+提供高频系统时钟。MSP430F449的 BP0、 BP1、 BP2、 BP3、 S0、 Sl、 S2、…、S19与段码式液晶LCD相连功耗只需要 几个uA， MSP430F449的REF与差分放大电路相连，CVC0N2脚与温度检测电路相 连，TXD2、 RXD2、 16CLK、 RSTll、 CVC0N3、 HWRXD引脚与红外接口电路相连。 MSP430F449的KEY1、 KEY2、 KEY3、 KEY4与按键相连。
如图3所示，温度检测电路包括2个热敏电阻PT1、 PT2， 4个电阻R60、 R61、 R63、 R64和2个电容C60、 C63。热敏电阻PT1与电阻R60、电容C60并联， 其中一端接地，另一端与电阻R61串联，热敏电阻PT2与电阻R63、电容C63并 联，其中一端接地，另一端与电阻R64串联，电阻R61的另一端与电阻R64的 另一端一起连接到单片机的CVC0N2管脚。
如图4所示，差分放大电路包括3个运放U0B、 U1B、 U2B， ll个电阻RO、 Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 Rm和2个隔直电容C0、 C2。差分放 大电路的连接关系为第二电极连接到差分放大电路的地线，第一电极、第三 电极分别与差分放大电路的隔直电容C0和隔直电容Cl 一端相连接，隔直电容 C0和隔直电容Cl的另一端分别与电阻R0和电阻Rl —端相连接，电阻R0和电 阻Rl的另一端分别与运放U2B和运放U0B的正向输入端相连接，运放U2B和运 放U0B的正向输入端分别与电阻R2和电阻R3的一端相连接，运放U2B和运放 U0B的反向输入端分别连接到电阻R4和电阻R5的一端、电阻Rin的两端，电阻 R4和电阻R5的另一端分别连接到运放U2B和运放U0B的输出端、电阻R8和电 阻R9的一端，电阻Rll的一端连接到运放U1B的输出端，电阻R8和电阻R9的 另一端分别连接到运放电阻R10和电阻Rll的另一端、运放U1B的正向、反向 输入端，电阻R10的另一端连接到参考电压VCC/2。电阻R2和电阻R3的一端连 接到单片机参考电压管脚REF脚。
事实上，这个差分放大电路要求R(^R1，R2:R3，R4:R5，R8二R9^R1(HU1;则输 出电压V0UT=VREF2 + (vsl- vs3) X (2XR4 / Rm + 1)，其中vsl、 vs3为两个 电极的信号强度。采用差分放大电路的好处是，输入阻抗高，增益大，抗干扰 能力强。
一个实施的案例是，VCC=3.6V， REF2 = 1.8V， R4 = 510KQ， Rm=lKQ， R0 二R1二10 KQ， R2 = R3 = 5.1MQ， R8=R9=R10=R11=510KQ ， C0 = Cl = 10uF。差分放大电路的增益二2X510/1 + 1"1000倍。
如图5，红外接口电路包括一个片红外发射接收芯片TFDU4100 (UIO)， 一 个电平转换芯片MCP2122 (Ull)，三个电容C5、 C6、 C13，三个电阻RIO、 Rll、 R12， 一个红外接收管D10和一个三极管Q4。红外通信接口电路的连接关系是 单片机的二个串行通信管脚连接红外调制芯片Ull的TXD2、 RXD2，单片机的另 外二个管脚连接Ull的16CLK、 RSTll，单片机提供受控电源CVC0N3给U10和 Ull， Ull的RRxd、 TTxd连接到红外发射接收管U10的RRxd、 TTxd，其中电容 C6、电容C5为电源滤波电容，其中电阻Rll、电阻R10为限流电阻。，电容C13 的一端与三极管Q4的发射极一起接地，电阻R12的一端接电源，三极管Q4的 基极连接到一个红外接收管的阳极，红外接收管的阴极接电源。三极管Q4的集 电极、上拉电阻R12、电容C13共同连接到单片机的一个管脚HWRXD，同时红外 接口电路的TXD2、 RXD2、 16CLK、 RSTll、 CVC0N3管脚也分别与单片机相连。
这个红外通信电路的好处是平时，单片机关断红外调制芯片、红外发射 接收管的电源，当三极管Q4接收到红外信号时，中断单片机，单片机才开通红 外调制芯片、红外发射接收管的电源，与红外调制芯片交换数据。功耗低，工 作可靠，还能提供标准的IrDA 1. 0通信方式。
热量表的工作过程是，水流入测量管7后，在反馈通道6形成振荡；由于 水具有微弱的导电性，水流过磁场时，切割磁力线，感应出电动势；振荡的水 流感应出振动的周期电动势；用电极把感应电动势引出到差分放大电路；为了 便于检测微弱的电信号，采用3个电极，其中第二电极2作为信号的地线，第 一电极1和第三电极3作为信号线，采用差分放大电路把微弱的、周期变化的 电动势放大出来；测量放大信号的周期频率，根据Strouhal方程Sr = f X d/ v计算水流速，其中Sr是Strouhal系数，f是振荡频率，v是水平均流速，d 是一个与测量管几何尺寸有关的系数。同时单片机检测进水、出水的温度Tl、 T2，瞬时热量二^「^1 —^2)，其中^是水的热容。这样，单片机也就很方便地 计算累积流量、累积热量等其他参数。为了使得射流流量计有更广的应用场合， 特别是一些没有外部供电的地方，本实用新型设计低功耗的射流流量计，可以 采用一节电池供电。
权利要求1.一种基于射流流量计的热量表，其特征在于，它包括射流基表和检测电路；其中，所述射流基表包括第一电极、第二电极、第三电极、矩形阻流件、两个永磁结构、反馈通道和测量管；第一电极、第二电极、第三电极和矩形阻流件均固定在测量管内，且与测量的管壁绝缘，第一电极和第三电极在矩形阻流件的一侧，第二电极在矩形阻流件的另一侧，两个永磁结构分别固定在测量管与两侧的反馈通道之间；所述检测电路包括单片机、差分放大电路、比较器电路、温度检测电路、红外通信接口电路、按键和LCD显示器；差分放大电路与比较器电路相连，比较器电路、温度检测电路、红外通信接口电路、按键、LCD显示器分别与单片机相连；射流基表的第一电极、第二电极、第三电极分别与差分放大电路相连。
专利摘要本实用新型公开了一种基于射流流量计的热量表，它包括射流基表和检测电路，射流基表包括第一电极、第二电极、第三电极、矩形阻流件、两个永磁结构、反馈通道和测量管，检测电路包括单片机、差分放大电路、比较器电路、温度检测电路、红外通信接口电路、按键和LCD显示器；本实用新型的热量表即装即用，免维护，可靠。
文档编号G01K17/06GK201408094SQ20092011590
公开日2010年2月17日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者戴华平, 陆秋平 申请人:浙江大学