專利名稱：熱表流量的測量計量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱表流量的測量與計量，屬流量表制造領域。
背景技術：
公告號CN2330988、名稱“智能型熱表”，該表將熱電式傳感器(1)固定在散熱器上，根據熱電效應每個傳感器(1)產生一相應電動勢它與散熱器所散發的熱量成函數關系，然后將每個傳感器(1)所采集的信號，通過輸入電路(7)放大送入模/數變換器(8)、單片機(9)、顯示器(10)后即可得到每個用戶所耗熱量并以此計費。其不足之處測量不準，導致計量不準。
發明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，設計一種能夠直接通過對進出水溫度的測量，達到精確計量的目的。
設計方案為了實現上述設計目的，本申請采用美國德州儀器公司(TI)新近推出的一款專門針對水表、熱表、氣表以及其它應用領域的超低功耗FLASH單片機----MSP430FW427。該單片機秉承了MSP430系列單片機一貫的優秀設計思想，因此具有相當優越的性能指標，具體如下供電電壓18V～3.6V；具有五種低功耗模式，當采用超低功耗模式時消耗電流為0.1uA，喚醒標準低功耗模式僅需6us；具有頻率鎖相環FLL；16位精簡指令(RISC)結構，125ns指令周期，進行無磁流量測量的Scan IF模塊；帶有5個比較捕獲模塊的16位定時器A；96段LCD驅動器；精密比較器；串行在線編程；低電壓監測器等。MSP430FW427具有32K+256字節的Flash存儲器，1K字節RAM。MSP430FW427的內部方框功能圖如圖1所示。其技術方案熱表流量的測量計量裝置，其特征是MSP430FW427單片機中流量接口、溫度接口、顯示接口及電源接口分別與流量測量模塊的信號端、溫度測量模塊的信號端、LCD顯示模塊的信號端及電源管理模塊的信號端連接。流量測量模塊中信號采集端2個LC傳感器位于旋轉葉輪上方。溫度測量模塊利用MSP430FW427單片機中精密比較器與測溫電路中的信號端連接構成。
本實用新型與背景技術相比，一是測量溫度值準確，計量精確；二是電路結構簡單、功耗低。
圖1是MSP430FW427的內部方框功能圖。
圖2是熱表流量測量計量裝置的功能方框圖。
圖3是2個LC傳感器的電原理圖。
圖4是無磁流量測量原理圖。
圖5是LC測量原理示意圖。
圖6是進水溫度測量電路。
具體實施方式
實施例1熱表流量的測量計量裝置，MSP430FW427單片機中流量接口、溫度接口、顯示接口及電源接口分別與流量測量模塊的信號端、溫度測量模塊的信號端、LCD顯示模塊的信號端及電源管理模塊的信號端連接。流量測量模塊中信號采集端2個LC傳感器位于旋轉葉輪上方。溫度測量模塊利用MSP430FW427單片機中精密比較器與測溫電路中的信號端連接構成。其工作原理熱表需要采集外部的進水溫度傳感器信號、回水溫度傳感器信號以及管道的流量傳感器信號。通過對信號進行處理可以計算出載熱流體從入口至出口所釋放的熱量。計算公式如下。
Q＝∫0qm·Δhdt其中，Q--釋放的熱量(KJ)；qm--流過的載熱體的質量(Kg/s)；qm＝q·v，q是密度(以進水溫度為基準)，v是流過的體積。
Δh--進水溫度、回水溫度對應的熱水的比焓值差；t--時間。
如果流量傳感器輸出信號是脈沖，則表示一個脈沖代表已經流過多少體積，則上式可簡化為Q＝qVΔh其中，q--以進水溫度為基準的載熱體的密度；V--個脈沖所代表的體積；Δh--進水溫度、回水溫度對應的熱水的比焓值差。
由于MSP430FW427自身帶有無磁流量測量模塊，利用該模塊即可得到流經熱表的流量。因此，上面公式中的V則代表熱表葉輪轉過一圈所流過的體積。
本熱表方案由以下模塊組成流量測量模塊、溫度測量模塊、LCD顯示模塊、按鍵模塊、電源管理模塊。功能方框圖如圖2所示。其MSP430FW427熱表各功能模塊設計①流量測量模塊在本熱表的設計中，流量的測量采用無磁流量測量技術。原理圖如圖3所示。測量原理圖3給出的是使用了2個LC傳感器的電原理圖，其測量原理圖如圖4所示。在圖4中兩個電感位于涂有導電層(陰影部分)的旋轉葉輪上方，當葉輪以一定的速度進行旋轉時，兩個LC電路便會產生周期性的衰減振蕩波。當電感位于導電層上方時產生的振蕩波衰減幅度很大，當電感位于沒有導電層的上方時產生的振蕩波衰減幅度較小，示意圖如圖5所示。通過對LC電路產生的振蕩波衰減幅度的分析即可判斷出電感的位置，從而可計算出旋轉葉輪轉過的圈數以及旋轉的速度。MSP430FW427已經將該測量原理用硬件的形式集成在了片內，因此，只要在相應的引腳上接上必要的元器件(電感、電容)，再對相應的寄存器進行操作即可達到測量的目的。②溫度測量模塊MSP430FW427本身并沒有16位AD，但是它在片內集成了一個精密型比較器，利用這個比較器，再加上一些必要的電路則可以實現性價比極高的A/D轉換--斜邊AD。這里給出進水溫度測量電原理圖，如圖6所示。測量原理在圖6中，P1.6和P1.7分別是比較器的兩個輸入端，VDD-CTL用來進行功耗控制，U102是一個恒流源，以在鉑電阻Pt1000上產生恒定的電流。當溫度變化時，鉑電阻的阻值就會產生變化，這樣P1.7端的電壓就變化，根據電壓變化值可以求得鉑電阻的阻值，再根據鉑電阻的溫度分度表可以求得溫度值。斜邊AD的測量原理是用單一的I/O端口(one-BIT)執行1位的數模轉換(DAC)，以比較器的輸出作反饋，來維持P1.6與P1.7相等。one-BIT端在固定的循環時間內輸出一定數量的脈沖信號來驅動P1.6和P1.7相等。循環時間決定了AD的位數，比如256是8位AD，2048是10位AD等。輸出脈沖循環的個數是由比較器的輸出來決定的，在一個微小的時間內當比較器的輸出為0時，則輸出一個脈沖。例如，在256個循環時間內有100個脈沖輸出則AD值即為100。LCD顯示模塊，按鍵模塊，電源管理模塊，電路構成系現有技術，在此不作敘述。
需要理解到的是上述實施例雖然對本實用新型作了比較詳細的說明，但是這些說明只是說明性的，而不是對本實用新型的限制，任何不超出本實用新型實質精神內的發明創造，均落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種熱表流量的測量計量裝置，其特征是MSP430FW427單片機中流量接口、溫度接口、顯示接口及電源接口分別與流量測量模塊的信號端、溫度測量模塊的信號端、LCD顯示模塊的信號端及電源管理模塊的信號端連接。
2.根據權利要求1所述的熱表流量的測量計量裝置，其特征是流量測量模塊中信號采集端2個LC傳感器位于旋轉葉輪上方。
3.根據權利要求1所述的熱表流量的測量計量裝置，其特征是溫度測量模塊利用MSP430FW427單片機中精密比較器與測溫電路中的信號端連接構成。
專利摘要本實用新型涉及一種熱表流量的測量與計量，屬流量表制造領域。MSP430FW427單片機中流量接口、溫度接口、顯示接口及電源接口分別與流量測量模塊的信號端、溫度測量模塊的信號端、LCD顯示模塊的信號端及電源管理模塊的信號端連接。流量測量模塊中信號采集端2個LC傳感器位于旋轉葉輪上方。溫度測量模塊利用MSP430FW427單片機中精密比較器與測溫電路中的信號端連接構成。優點一是測量溫度值準確，計量精確；二是電路結構簡單、功耗低。
文檔編號G01K17/00GK2791620SQ20052000868
公開日2006年6月28日 申請日期2005年3月25日 優先權日2005年3月25日
發明者陳賢興, 周震宇, 季燕飛 申請人:杭州利爾達單片機技術有限公司