熱量表的流量自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　熱量表的流量標(biāo)定過程由上位機(jī)通過控制單元全程自動(dòng)控制。由于管道內(nèi)的氣泡會(huì)對流量計(jì)量帶來誤差，測試開始時(shí)由控制單元啟動(dòng)電磁閥開始排氣過程。排氣結(jié)束后，開始流量標(biāo)定。對每個(gè)流量點(diǎn)，等待電子秤讀數(shù)穩(wěn)定后由控制單元從電子秤自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，從而換算得到流量Q0。同時(shí)控制單元采集熱量表的數(shù)據(jù)Q1，由此計(jì)算出每塊熱量表在該流量點(diǎn)的修正系數(shù)C=Q0/Q1。對由中華人民共和國國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定的5個(gè)流量點(diǎn)依次測試，完成一輪標(biāo)定。整個(gè)標(biāo)定過程完成后，控制單元將修正系數(shù)自動(dòng)寫入到相應(yīng)熱量表中，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，由上位機(jī)判斷熱量表合格與否。

　　該標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)流量是由電子秤稱重來確定的，因此電子秤量程范圍既要滿足最小流量時(shí)的稱量又要滿足最大流量時(shí)的稱量，其測量精度直接影響到熱量表的精度。因?yàn)槭茄h(huán)系統(tǒng)，容器體積為最大流量點(diǎn)所需要流體體積的2倍，恒溫水箱體積是最大流量點(diǎn)所需要流體體積的3倍即可滿足要求。為保證流經(jīng)熱量表的流體流態(tài)穩(wěn)定，待檢定的熱量表上游段的直管段應(yīng)滿足5倍管徑以上，下游段的直管段應(yīng)滿足3倍管徑以上。串聯(lián)熱量表個(gè)數(shù)不宜過多，太多不但占地面積大，而且會(huì)使整個(gè)循環(huán)管路中壓差過大影響標(biāo)定結(jié)果，本系統(tǒng)中最多串聯(lián)12塊熱量表。水泵運(yùn)行過程中循環(huán)管道流體常有脈動(dòng)現(xiàn)象，這將對熱量表的流量計(jì)量引入誤差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在水泵的后端加裝穩(wěn)壓罐避免脈動(dòng)沖擊。此外，循環(huán)管路設(shè)計(jì)時(shí)配置一段透明管道便于操作者觀察流體是否有氣泡，若排氣過程中觀察到已無氣泡，可人工提前停止排氣;若標(biāo)定過程中發(fā)現(xiàn)有氣泡現(xiàn)象，可以通過停止按鈕結(jié)束本次測試重新進(jìn)行標(biāo)定。對熱量表流量的自動(dòng)標(biāo)定過程由控制單元和上位機(jī)軟件配合完成。

　　系統(tǒng)控制單元

　　本系統(tǒng)的控制單元框圖如圖2所示，主要由鍵盤電路、溫控電路、電磁閥控制電路、光電收發(fā)接口電路、通信接口電路、聲光指示電路組成。采用MSP430F149單片機(jī)為控制核心，外接6MHz晶振。

　　控制單元內(nèi)部單片機(jī)的供電為3.3V，其他芯片和模擬器件的供電在3V到10V之間?？刂茊卧碾娫摧斎胧怯赏獠块_關(guān)電源提供的。在生產(chǎn)現(xiàn)場，開關(guān)電源與水泵電機(jī)共用一路交流電，水泵在運(yùn)行過程中會(huì)引起開關(guān)電源的輸出波動(dòng)，若不采取防浪涌措施勢必會(huì)影響到單片機(jī)的正常工作。根據(jù)上述分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源模塊如圖3所示。電感L1起防浪涌保護(hù)作用;輸入電壓經(jīng)開關(guān)電源芯片MC34063后輸出12V電壓，然后通過兩個(gè)NCP1117ST33穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生兩路3.3V電源分別給單片機(jī)和光電接收電路供電。