一种超声波热能表定时除垢装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种超声波热能表定时除垢装置，包括安装于管道内的配合设置的第一超声波测量换能器和第二超声波测量换能器，设于进水处管道的第一温度传感器，设于出水处管道的第二温度传感器，以及电路板；电路板包括处理器、测量单元、除垢单元、切换单元，第一超声波测量换能器和第二超声波测量换能器均与测量单元连接，除垢单元包括设于管道内的超声波除垢换能器。本发明通过定时控制功率信号控制机构达到控制超声波除垢换能器的功能。并有效提高了测量单元的测量精度，提高了产品的使用寿命。
【专利说明】一种超声波热能表定时除垢装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热能测量装置，尤其涉及一种超声波热能表。
【背景技术】
[0002]超声波热能表有一对换能器,还有一对反射片。换能器和反射片安装在表中的管段中。管段中的冬季供暖的热水是浑浊的，不仅可以在换能器和反射片结下水垢，而且可以附着一层隔膜，水垢和隔膜将阻断超声波信号的发射、传输和接收。三年后会结水垢，导致表基本上就无法工作。需要采用现场可拆除擦洗的结构。但是每隔三年上门清洗一次工作量非常大。热能表的防垢性能是一项独立的性能，不与热能表的技术程度或者防护等级相关，这是由于工作的水体决定。因此有必要提出一种定时除垢的超声波热能表。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种超声波热能表定时除垢装置，包括安装于管道内的配合设置的第一超声波测量换能器和第二超声波测量换能器，设于进水处管道的第一温度传感器，设于出水处管道的第二温度传感器，以及电路板；电路板包括处理器、测量单元、除垢单元、切换单元，第一超声波测量换能器和第二超声波测量换能器均与测量单元连接，测量单元包括温差测量单元和时差测量单元，第一温度传感器和第二温度传感器均与温差测量单元连接，测量单元与切换单元配合实现对管道内流体热量值的测量，并将测量结果发送处理器；除垢单元包括设于管道内的超声波除垢换能器。
[0004]在一些实施方式中，处理器控制除垢单元每隔固定时间后开启，持续一定时间后关闭。以达到间歇控制除垢单元的工作的目的。
[0005]在一些实施方式中，固定时间为I个月，一定时间为20分钟。使热量测量与除垢合理运行，节省能源的基础上实现定时除垢。
[0006]在一些实施方式中，测量单元每5秒钟进行一次流量测量，每30秒钟进行一次温度测量。节省能源的基础上实现定时除垢。
[0007]本发明提供的超声波热能表定时除垢装置，在超声波热能表中嵌入除垢单元，处理器通过定时控制功率信号控制机构达到控制超声波除垢换能器的功能，超声波除垢换能器将电信号转化为适合除垢频率的超声波，并可以在不影响流体流动的基础上实现除垢工作。并有效提高了测量单元的测量精度，提高了产品的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明一实施例中超声波热能表定时除垢装置的结构示意图；
[0009]图2为图1示出的超声波热能表定时除垢装置的模块图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述说明。[0011]如图1、2所示，本发明提供一种超声波热能表定时除垢装置，包括螺纹安装于管道I内的配合设置的第一超声波测量换能器2和第二超声波测量换能器3，螺纹固定于进水处管道的第一温度传感器4，螺纹固定于出水处管道的第二温度传感器(由于在其他段的管路上，图中未示)，以及电路板5和显示单元6 ;电路板5包括处理器、测量单元、通讯单元、除垢单元、切换单元、以及电源管理单元，第一超声波测量换能器2和第二超声波测量换能器3均与测量单元连接，测量单元还包括温差测量单元和时差测量单元，第一温度传感器4和第二温度传感器均与温差测量连接，测量单元与切换单元配合实现对管道I内流体热量值的测定，并将测量结果发送处理器，处理器将测量结果显示在显示单元6上，处理器自带的存储器存储每个月的累积热量、流量的值。除垢单元包括设于管道I内的超声波除垢换能器7和功率信号控制机构。上述的超声波除垢换能器7为超磁致伸缩材料制成的，本发明的除垢单元属于现有技术，此处不做赘述。电源管理单元用于提供配合的电源环境，通讯单元将测量结果发送其他外围设备。处理器包括定时器，定时器控制除垢单元。
[0012]本发明的处理器的定时器控制除垢单元每隔I个月开启，持续20分钟后关闭。
[0013]上述配合设置的第一超声波测量换能器2和第二超声波测量换能器3顺向或逆向发送并接受超声波信号，可以采取本发明的安装方式，也可以采用其他安装方式，本发明对此不作限制。
[0014]此外，本发明的处理器为MSP430F417单片机。其内嵌有JTAG调试接口，还具有可以电擦除的FLASH存储器，方便了使用，并具有超低功耗、强大的处理能力、多时钟模块和丰富的片内外设等特点。测量单元为TDC-GP2芯片。TDC-GP2具有高速脉冲发生器、停止信号、时间测量、温度测量和时钟控制等功能，这些特殊的功能模块使它非常适合于流量测量和热量测量方面的应用。切换单元为恩智浦半导体公司74CBTLV1G125芯片。电源管理单元为深圳泰德兰电子有限公司的XC61CN2702MR芯片。提供良好的电源环境，并在电源环境不安全的情况下向处理器发送保存数据的指令。
[0015]更为具体的，本发明每5秒钟进行一次流量测量，每30秒钟进行一次温度测量。在进行流量测量时，由MSP430F417单片机控制TDC-GP2中的脉冲发生器产生发射脉冲，激励第一超声波测量换能器2发出超声波信号，第二超声波测量换能器3作为接收换能器，同时该脉冲信号产生一个开始信号开启TDC-GP2的时差测量单元的计时模块，计时开始。第一超声波测量换能器2产生的超声波经过管道中的液体传播到第二超声波测量换能器3，第二超声波测量换能器3接收到超声信号，产生一个响应电信号，并对该信号进行过零检测以确定信号到达的时刻，同时选择产生一个较稳定的终止信号停止TDC-GP2的计时模块，至此计时完成。
[0016]从TDC-GP2的寄存器中读出超声信号在该方向声程中的传播时间。继而由处理器控制下的切换单元74CBTLV1G125芯片切换两个换能器的收发功能，同样的处理方式可得到另一方向声程中的传播时间。本发明的测量信号优选IMHz超声波，使得本发明更适合测量40?65 °C左右的温度的热水，结果准确。
[0017]通过处理器对正反两方向传播的所得的时间差进行处理，即可得到流量值，完成一次流量测量过程。
[0018]在温度测量过程中，MSP430F417单片机发送命令给TDC-GP2，开启温度测量功能，从而由TDC-GP2自动完成电容放电时间测量，测量完毕，由MSP430F417单片机读取该时间值，再由温度计算程序算出温度值，由此完成一次温度测量。
[0019]此外，MSP430F417单片机每隔一个月定时通过控制功率信号控制机构控制控制超声波除垢换能器7发出除垢超声波。并可以在不影响流体流动的基础上实现除垢工作。除垢超声波在水中的辐射，使液体震动而产生数以万计的微小水泡，这些水泡在超声波纵向传播形成的负压区产生、生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称为空化效应的过程中，微小水泡闭合时可产生超过1000个大气压的瞬间高压。连续不断产生的瞬间高压，就像一连串小爆炸一样不断冲击物件表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到清洗物件的目的。本发明优选40kHz作为清洗频率，这是由于清洗后不能对超声波热能表管段的内壁产生损伤，并使得本发明对温水管道尤为适合。
[0020]此外，当电压低于2.7V时，本发明的电源管理单元XC61CN2702MR芯片向显示单元发送指令，显示欠压符号，同时通过通信单元远传系统提示用户更换电池。本发明的电源管理单元还可以包括XC61CC2102MR芯片，当电池电压降低到2.1V时，XC61CC2102MR芯片发出指令给单片机，单片机保存数据后断电从而实现对电路的保护。
[0021]本发明通过在超声波热能表中嵌入除垢单元，使得超声波热能表兼具除垢的功能，并通过单片机控制超声波除垢换能器7的工作，自动方便，有效提高了测量单元的测量精度，提高了产品的使用寿命。本发明使热量测量与除垢合理运行，节省能源的基础上实现定时除垢。
[0022]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种超声波热能表定时除垢装置，其特征在于，包括安装于管道(I)内的配合设置的第一超声波测量换能器(2)和第二超声波测量换能器(3)，设于进水处管道的第一温度传感器(4)，设于出水处管道的第二温度传感器，以及电路板(5);所述电路板(5)包括处理器、测量单元、除垢单元、切换单元，所述第一超声波测量换能器(2)和第二超声波测量换能器(3)均与所述测量单元连接，所述测量单元包括温差测量单元和时差测量单元，所述第一温度传感器(4)和第二温度传感器均与所述温差测量单元连接，所述测量单元与所述切换单元配合实现对管道(I)内流体热量值的测量，并将测量结果发送处理器；所述除垢单元包括设于管道(I)内的超声波除垢换能器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种超声波热能表定时除垢装置，其特征在于，所述处理器控制所述除垢单元每隔固定时间后开启，持续一定时间后关闭。
3.如权利要求2所述的一种超声波热能表定时除垢装置，其特征在于，所述固定时间为I个月，所述一定时间为20分钟。
4.根据权利要求3所述的一种超声波热能表定时除垢装置，其特征在于，所述测量单元每5秒钟进行一次流量测量，每30秒钟进行一次温度测量。
【文档编号】G01K17/10GK103499402SQ201310435835
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】洪建 , 汤都喜 申请人:江苏国能仪表科技有限公司