超聲波熱量表設計方案　

　　GP21內部有一個(gè)脈沖生成器，可以交替發(fā)射出能夠驅動(dòng)兩路換能器的1Mhz脈沖，然后測量這個(gè)脈沖從換能器A到B的飛行時(shí)間，然后反向測量從B到A的飛行時(shí)間。在順流當中超聲波的飛行時(shí)間要比在逆流當中超聲波的飛行時(shí)間短。假設聲程為S，則S=L+S1+S2。T1：超聲波從換能器A發(fā)出，到換能器B接收到，所花費的時(shí)間。T2：超聲波從換能器B發(fā)出，到換能器A接收到，所花費的時(shí)間。當測量完成后，測量結果將通過(guò)外部單片機來(lái)處理。第一步處理，單片機將會(huì )計算出上下游的飛行時(shí)間差。

　　Flow_sum為累積流量(單位：L);

　　而累積熱量在累積流量的基礎上乘上水的焓值系數以及溫度差即可：

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　　T2為進(jìn)水口溫度(單位：℃);T1為出水口溫度(單位：℃);k為水的焓值系數(單位：kJ/kg);Flow_sum為累積流量(單位：L)。

3 M-BUS總線(xiàn)應用設計

　　對于RS485總線(xiàn)，目前其中大部分是工業(yè)用控制系統，RS485通訊接口電路需要DC / DC電源，這不僅增加了系統的成本，同時(shí)也增加了智能傳感器的功率耗費，因此其不能滿(mǎn)足電力終端設備的供電要求。M-Bus總線(xiàn)接口電路可以從總線(xiàn)上獲得電能，以及其低功耗可以滿(mǎn)足終端設備供電要求。結合M-Bus可以任意分支并具有高通信率的功能，M-Bus最終被確定在智能傳感器網(wǎng)絡(luò )使用?？梢源蟠蠛?jiǎn)化住宅小區、寫(xiě)字樓等的復雜布線(xiàn)，并具有結構簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

　　M-Bus對電表來(lái)講是一種特殊的總線(xiàn)架構并且是由主機控制的由主、從和兩線(xiàn)制電纜連接的分級通信系統。不同的從機不是直接交換信息，而是通過(guò)主機。M-BUS是一種新型的國際通用標準儀表總線(xiàn)，具有結構簡(jiǎn)單、成本低和可靠性高等特點(diǎn)，線(xiàn)路連接途徑是采用雙絞線(xiàn)電纜，連接方式與拓撲結構和極性都沒(méi)有關(guān)系，比較方便管理和維護。雙絞線(xiàn)不僅能實(shí)現300 ~ 9600 bps半雙工異步通信，還能同時(shí)完成信息數據的通信和儀表電源的提供。

　　M-Bus的主要特點(diǎn)：兩個(gè)非極性的傳輸線(xiàn)在供電的同時(shí)發(fā)送串行數據來(lái)進(jìn)行通信，并且每個(gè)從機(通過(guò)不同的ID區分)都可并行掛載在M-Bus總線(xiàn)上。

　　(1)主機發(fā)送數據到從機。通過(guò)改變主機的端電壓值來(lái)發(fā)送到終端(從機)的電壓。該電壓由36伏的脈沖序列的信號集中表示邏輯“1”，用+ 24 V表示邏輯“0”。在穩定狀態(tài)下，線(xiàn)路將保持“1”狀態(tài);

　　(2)從機發(fā)送數據到主機。通過(guò)改變總線(xiàn)上的電流大小來(lái)傳輸信號。 1.5 mA的電流值代表邏輯“1”。當發(fā)送“0”時(shí)，電流提高至 11?20 mA。在穩定狀態(tài)下，總線(xiàn)上的維持在“1”的狀態(tài);

　　M-Bus總線(xiàn)的傳輸原理示于圖5。主機采用改變總線(xiàn)電壓但保持總線(xiàn)電流不變的電壓調制方法，發(fā)送數據到從機。當主機發(fā)送數據“1”時(shí) ，輸出主驅動(dòng)獲得高電壓;而當主機發(fā)送的數據為“0”時(shí)，輸出主驅動(dòng)獲得低電壓。M-Bus從機通過(guò)檢測總線(xiàn)電壓變化識別數據“1”或“0”。因為總線(xiàn)上始終存在電壓，從機可以從總線(xiàn)得到電能，但電流的耗費是恒定的。從機使用總線(xiàn)電流調制發(fā)送數據到主站，而總線(xiàn)保持較高的電壓。當從機發(fā)送數據“1”時(shí)，從機耗費恒定電流;當從機發(fā)送數據“0”時(shí)，從機控制電流調制，以增加電流消耗的一定值。主機通過(guò)電流檢測電路和輸出增益數據“1”或“0”檢測調制電流。

　　如圖6，在該傳感器網(wǎng)絡(luò )中，通信站是主，各種傳感器是輔。在同一時(shí)間，只有一個(gè)傳感器是工作的，其他的都處于閑置狀態(tài)。只有當變電站發(fā)送地址與傳感器相匹配時(shí)，則傳感器將被調用和更改到工作狀態(tài)。

4 結論

　　對樣機進(jìn)行了分量檢定，從數據上可以得出，流量計量和溫度測量?jì)身椌蠂倚袠I(yè)標準《熱量表》(CJ128-2000)中2級熱量表標準。本項目為內置鋰電池形，內置3000 mAh鋰電池，預計使用壽命超過(guò)10年。系統平均電流為24.77 μA，此項指標在國內同行業(yè)產(chǎn)品中有很大優(yōu)勢。

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第6期第76頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。