暖氣分戶計(jì)費(fèi)中溫度與流量傳感器設(shè)計(jì)

3 流量采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
3．1 流量采集的理論基礎(chǔ)
系統(tǒng)采用渦輪流量計(jì)，它是速度式流量計(jì)的主要種類之一，其采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體平均流速從而推導(dǎo)出流量或總量。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可由機(jī)械、磁感應(yīng)、光學(xué)或電子方式檢出并由讀出裝置進(jìn)行顯示或記錄。系統(tǒng)采用的是磁感應(yīng)方式檢驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)的霍爾元件。
渦輪流量計(jì)的工作原理：當(dāng)被測(cè)流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪隨轉(zhuǎn)動(dòng)周期改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，送到單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。渦輪流量計(jì)的實(shí)用流量方程為
qV=f／K (8)
qm=qvρ (9)
式中，qv，qm為分別為體積流量m3／s和質(zhì)量流量kg／s；f為流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率；K為流量計(jì)的儀表系數(shù)。
3．2 流量傳感器的具體電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中霍爾開關(guān)工作在低頻、低磁場(chǎng)中，所測(cè)磁場(chǎng)較小，霍爾輸出也較小，所以應(yīng)選擇敏感、噪聲系數(shù)低、由礙化銦材料制成的元件。所選霍爾元件為A3144EUA。該型號(hào)霍爾開關(guān)的特點(diǎn)是溫度穩(wěn)定性好，電源電壓為4．5～24 V，系統(tǒng)采用的VCC為5 V，輸出飽和電壓為0～400 mV。具體的設(shè)計(jì)電路如圖4所示。

為減少熱損失，流量測(cè)量?jī)x應(yīng)該安裝在供暖裝置的出水管上。
很明顯，水的流速V與霍爾開關(guān)每秒輸出的脈沖數(shù)n成正比
V=Cn (10)
式中，C為比例系數(shù)。流速乘以時(shí)間再乘以管道的橫截面積及可以得到一定時(shí)間內(nèi)的流量大小。
標(biāo)定C較為簡(jiǎn)單的方法是：將標(biāo)準(zhǔn)流速儀和被測(cè)流速儀放置于流場(chǎng)的同一點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)流速儀的讀數(shù)為V’，被標(biāo)定的流速儀的讀數(shù)為Cn’，則
V’=Cn’ (11)
式中，n’即計(jì)數(shù)器測(cè)得的霍爾開關(guān)1 s內(nèi)輸出的脈沖數(shù)。
在忽略流體與葉片間相對(duì)滑動(dòng)的情況下，C是葉片外緣的周長(zhǎng)。
C=2πR (12)
式中，R為葉片圓周的半徑。
若在每個(gè)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)輪每個(gè)的外緣處都安裝一個(gè)間隔為90°的磁鋼，則。

4 結(jié)束語
實(shí)行計(jì)量供熱的目的是節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，也是保證供熱事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，要解決的問題是正確計(jì)量熱量及熱費(fèi)的合理分?jǐn)?。而?duì)于供熱系統(tǒng)的需要是在滿足精度的同時(shí)還需考慮成本和運(yùn)行的穩(wěn)定性。