暖氣分戶(hù)計費中溫度與流量傳感器設計

3 流量采集系統電路設計
3．1 流量采集的理論基礎
系統采用渦輪流量計，它是速度式流量計的主要種類(lèi)之一，其采用多葉片的轉子感受流體平均流速從而推導出流量或總量。轉子的旋轉運動(dòng)可由機械、磁感應、光學(xué)或電子方式檢出并由讀出裝置進(jìn)行顯示或記錄。系統采用的是磁感應方式檢驗并記錄數據的霍爾元件。
渦輪流量計的工作原理：當被測流體流過(guò)傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪隨轉動(dòng)周期改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線(xiàn)圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應電勢，送到單片機進(jìn)行計數。渦輪流量計的實(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為流量計輸出信號的頻率；K為流量計的儀表系數。
3．2 流量傳感器的具體電路設計
系統中霍爾開(kāi)關(guān)工作在低頻、低磁場(chǎng)中，所測磁場(chǎng)較小，霍爾輸出也較小，所以應選擇敏感、噪聲系數低、由礙化銦材料制成的元件。所選霍爾元件為A3144EUA。該型號霍爾開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是溫度穩定性好，電源電壓為4．5～24 V，系統采用的VCC為5 V，輸出飽和電壓為0～400 mV。具體的設計電路如圖4所示。

為減少熱損失，流量測量?jì)x應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(kāi)關(guān)每秒輸出的脈沖數n成正比
V=Cn (10)
式中，C為比例系數。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)間內的流量大小。
標定C較為簡(jiǎn)單的方法是：將標準流速儀和被測流速儀放置于流場(chǎng)的同一點(diǎn)，標準流速儀的讀數為V’，被標定的流速儀的讀數為Cn’，則
V’=Cn’ (11)
式中，n’即計數器測得的霍爾開(kāi)關(guān)1 s內輸出的脈沖數。
在忽略流體與葉片間相對滑動(dòng)的情況下，C是葉片外緣的周長(cháng)。
C=2πR (12)
式中，R為葉片圓周的半徑。
若在每個(gè)葉片轉動(dòng)輪每個(gè)的外緣處都安裝一個(gè)間隔為90°的磁鋼，則。

4 結束語(yǔ)
實(shí)行計量供熱的目的是節約能源和保護環(huán)境，也是保證供熱事業(yè)的可持續發(fā)展，要解決的問(wèn)題是正確計量熱量及熱費的合理分攤。而對于供熱系統的需要是在滿(mǎn)足精度的同時(shí)還需考慮成本和運行的穩定性。