具有故障预警功能的超声波热量表的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种超声波热量表的改进，具体地说是一种能够对超声波换能 器、温度传感器、电池电量中的故障自动检测预警的具有故障预警功能的超声波热量表。
【背景技术】
[0002] 超声波式热量表是利用供回水温度与流过换热器的介质流量来计量热能的一种 计量仪表，此仪表在计量时有两个基本参数：流量和温度(供、回水温度)，这两个参数的测 量是否正常将直接影响到整个仪表的热能计量；除此基本参数外电池为计量提供了仪表工 作所必需的电能。因此超声波换能器、温度传感器、电池电量三部分的正常运行是热能计量 的保障。超声波式热量表在实际现场应用中由于水质的变化、长期运行的老化、人为的破坏 等原因，会影响到超声波热量表的正常计量；同时在超声波热量表无法正常计量时，管理人 员无法及时了解情况，从而使热量表不能及时得到维护，最终造成热能的损失。目前所使 用的超声波热量表，由换能器、温度传感器、电池、壳体、线路板主板、流量计构成，换能器、 温度传感器安装在流量计上，电池、线路板主板安装在壳体内，壳体与流量计安装在一起； 超声波热量表控制系统是通过线路板主板来实现的，在线路板主板上设有换能器接口、温 度传感器接口、液晶显示屏、查询按键、中央处理器、远传通讯电路、红外通讯电路，中央处 理器与液晶显示屏连接，查询按键与中央处理器连接，远传通讯电路和红外通讯电路与中 央处理器相互连接。这种超声波热量表，由于没有能够检测换能器和温度传感器故障的电 路，也没有预测电池剩余电量的电路，所以无法对换能器、温度传感器、电池进行实时检测， 在出现故障时不能及时报警，且数据的记录也不能提前预知能再运行多长时间。更具体的 说，就是从计量技术上来看，其不足在于：一是换能器故障无法检测报警；二是换能器使用 寿命不能预知；三是温度传感器故障无法检测报警；四是电池剩余电量不能预知。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种在超声热量表的运行中，能够实现对换能器故障 和温度传感器故障的检测报警、可预知换能器使用寿命和电池剩余电量的具有故障预警功 能的超声波热量表。
[0004] 为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该具有故障预警功能的超 声波热量表，包括两个换能器、两个温度传感器、电池、流量计、中央处理器、液晶显示屏、查 询按键、远传通讯电路和红外通讯电路，中央处理器与液晶显示屏连接，查询按键与中央处 理器连接，远传通讯电路和红外通讯电路与中央处理器相互连接，两个换能器和两个温度 传感器均安装在流量计管道上，其特征在于：所述的两个换能器和两个温度传感器均与包 括时间测量的温度流量采集电路相互连接，包括时间测量的温度流量采集电路与中央处理 器相互连接，通过包括时间测量的温度流量采集电路判断两个温度传感器开路或短路的状 态，同时预估两个换能器的使用寿命；所述的电池与电池余量检测电路连接，电池余量检测 电路与中央处理器连接，同时电池还直接接入中央处理器和包括时间测量的温度流量采集 电路，通过电池余量检测电路对电池的剩余电量实时预算。
[0005] 本实用新型还通过如下措施实施：所述的包括时间测量的温度流量采集电路，包 括时间测量芯片U3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R17、电阻R19、精密电阻R22、电容 C11、电容C12、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容 C24、电容C25、接口 J10、接口 J11、接口 J12、接口 J13,接口 JlO与接口 Jll分别设在两个 温度传感器2上，接口 J12与接口 J13分别设在两个换能器上，且接口 J12与接口 J13的引 脚1接负端，引脚2接正端；电阻R13的一端连接时间测量芯片U3的第6引脚，电阻R13的 另一端依次通过接口 J13和电容C12连接时间测量芯片U3的第27引脚；电阻R14的一端 连接时间测量芯片U3的第5引脚，电阻R14的另一端依次通过接口 J12和电容Cll连接时 间测量芯片U3的第30引脚；电容C17和电容C18的一端接地，另一端并联上电阻R15和 压电晶体Y1，且分别连接时间测量芯片U3的第1引脚和通过电阻R17连接时间测量芯片 U3的第2引脚；接口 J7连接时间测量芯片U3的第7引脚；电容C19和电容C25的一端连 接时间测量芯片U3的第4引脚，并同时接地，另一端连接时间测量芯片U3的第3引脚，并 同时接VCC3V电源，给时间测量芯片U3供电；电容C20 -端连接时间测量芯片U3的第28 引脚，并同时接地，另一端时间测量芯片U3的第29引脚，并同时接VCC2. 9V电源，给时间测 量芯片U3供电；电容C21的一端连接时间测量芯片U3的第14引脚，并同时接VCC2. 9V电 源，另一端接地；电容C24 -端接地，另一端分两支接路，一支通过两个温度传感器2的一端 接口接时间测量芯片U3的第17引脚和第18引脚，另一支通过精密电阻R22连接时间测量 芯片U3的第19引脚和第20引脚；电容C23-端接时间测量芯片U3的第21引脚，并同时 接地，另一端同时接时间测量芯片U3的第22引脚和VCC3V电源，给时间测量芯片U3供电； 电容C22 -端接地，另一端同时接时间测量芯片U3的第25、26引脚和VCC3V电源；所述的 时间测量芯片U3的第9、10、11、12、13、15引脚与中央处理器的芯片U5的相对应管脚连接； 时间测量芯片U3的第31引脚通过电阻R19接地；时间测量芯片U3的第32引脚连接接口 J8 ;时间测量芯片U3的第23引脚与接口 Jll的第1引脚连接；时间测量芯片U3的第24引 脚与接口 JlO的第1引脚连接；时间测量芯片U3的第8引脚接中央处理器的芯片U5的32 管脚；时间测量芯片U3的第9引脚接中央处理器的芯片U5的35管脚；中央处理器对时间 测量芯片U3发送命令，启动时间测量芯片U3温度采集功能，能够得到温度传感器采集的电 容C22放电时间寄存器的值，判断其程序内的寄存器值，如果寄存器的值全为1，可得到当 前的温度传感器开路，如果寄存器的值低于采集精密电阻R22时寄存器的值很多时，说明 此温度传感器短路，中央处理器在检测到温度传感器出现故障时，将故障时的日期、累积热 量、流量、工作时间进行对应的存储，同时通过远传通讯电路中的通讯接口将故障信息上传 到远程监控端，提醒工作人员及时排查。
[0006] 所述的电池余量检测电路，包括电压检测芯片U2、电阻Rl 1、电阻R12和电容C16， 电阻Rll的一端和电阻R12的一端并联后连接电压检测芯片U2第1引脚，电阻Rll的另一 端接中央处理器的芯片U5的44管脚，电阻R12的另一端接VCC3. OV电源；电容C16的一端 与电压检测芯片U2的第3引脚连接，并同时接地，另一端接电压检测芯片U2的第4引脚， 并同时接电池；电压检测芯片U2的第2引脚与电压检测芯片U2的第4引脚连接；中央处理 器的芯片U5在正常情况下，根据电路运行的功耗和运行的时间，对满容量的电池容量进行 倒减，得到对应时刻的剩余电量，从而预估出剩余的电量所使用的年限，当中央处理器的芯 片U5采集到电池检测电路的输出信号时，说明电池电压较低剩余的电池电量几乎为零，对 应中央处理器的芯片U5计算出更准确的剩余电量。
[0007] 所述的液晶显示屏、查询按键、远传通讯电路、红外通讯电路、温度传感器、换能 器、中央处理器都是现有技术，故不多述。
[0008] 时间测量芯片U3为山东力创科技有限公司自主设计的时间测量芯片，型号为 LC9503,已在专利号为201120041961. 9的"微功耗皮秒级时差信号捕捉与测量芯片"中公 开报道，故不多述。
[0009] 所述的流量计由管道、管道内变径结构、反射片构成，此也为现有技术，故不做多 述。
[0010] 所述的中央处理器为现有技术故不多述。
[0011] 本实用新型的有益效果在于：该具有故障预警功能的超声波热量表，能够使超声 波热量表传感器具有自诊断与故障报警功能，能够在换能器、温度传感器出现故障时报警， 并记录故障时的数据（日期、累积热量、流量、工作时间)，实时检测回波幅值的大小与电池 剩余电量，在传感器故障时存在关键数据并上传故障状态，以提醒工作人员及时排查，防止 热量流失，电池剩余电量上传后可得知超声波热量表可继续运行的时间，在电池接近没电 时提前更换，在换能器故障前期通过检测回波幅值的大小并上传可对换能器的故障做到提 前预警、及早排查。这种具有故障预警功能的超声波热量表，能够在出现故障前做到早期预 知，早期解决，能够更有效地防止热量的损失。
【附图说明】