基于AT89C51单片机的热能表的设计.pdfVIP

H《量与测试技本》2O08年第35卷第 1o期 基于AT89C51单片机的热能表的设计 TheHeatmeterBasedOrlAT89C51Singlechip 杨建红 智兆华 单根立 陈国志 (河北科技大学机械学院，河北 石家庄050054) 摘 要：提出了一种基于AT89C51单片机的远传热能表的设计方案。介绍了系统设计中硬件、软件的设计思路、给出了原理框图。 关键词：热能表；远传；单片机 长期以来，每到冬季，供暖问题就成为长江以北城 输出与流量有关的电脉冲信号，经霍尔集成传感器内前 镇居民的热门话题，特别是近几年随着国民经济的发 置放大器放大并整形送入AT89C5单片机 P3．4／F0端 展，环境保护被广泛重视，能源的利用由粗放式向节约 记数。工作简单可靠。实际使用的流量测量仪的框架为 式发展，现在普遍采用的按建筑面积收费的弊端越来越 叶轮形，如图2所示，在叶片的外缘安装一块磁钢，在 明显，建筑面积通常与实际采暖面积不符，按面积收费， 框架的相应位置安装一个开关型霍尔传感器，这个位置应 容易引起用户和供热部门的纠纷。而且现在普遍实行的先 使叶轮转动时磁钢靠近传感器。霍尔传感器接好线后，应 交费后供暖的模式，使得用户欠费或不交费的状况时有发 用环氧树脂固化以达防水 目的。当水流冲击叶轮时叶轮带 生，由此给国家造成巨大的经济损失，因此推行热计量是 动磁钢旋转，磁钢靠近霍尔传感器时，电路便输出一个脉 势在必行的。为此我们研究出了一种基于灯 89 1的热能 冲，通过测量脉冲的个数即可推知流速的大小。流速乘以 表，下面介绍一下这种热能表的工作原理。 时间再乘以管道的横截面积即可得到流量的大小。 1 热计量表 的原理与基本结构 将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行 管和下行管上，为了延长使用寿命，流量计一般安装在 温度较低的管道上，流量计发出与流量成正比的脉冲信 号，一对温度传感器给出表示温差的模拟信号，经过 A,D／转换为脉冲信号，AT89C51单片机采集来 自流量 传感器和A／13转换器的信号，其系统结构图如图1所 图2 霍尔叶轮流量计 示，单片机采集到流量信号和温度信号后，利用积算公 式算出热交换系统所得的热量，其公式如下 通过测量霍尔传感器的输出脉冲个数即可推知流速 Q=j』D‘。k。dt 大小几，进而可推知流量大小，测量电路如图3所示 式中Q为释放或吸收的热量 ； 为流经热能表 的 水的体积流速；0|为流经热量表的水的密度；K为在热 交换系统中的入 口和出口温度下水的焓值差，通过查水 的焓值表可以得到：t为水流经的时间。 图3 流量测量电路 2．2 温度测量电路的设计 图1 热计量表系统结构 图 温度的测量采用PtlO00铂热电阻传感器。具体测 2 热能表系统的设计原理 量电路如图4所示，采用恒压源 (5V)对两个 Ptl000 2．1 流量测量的设计 和R1、R2组成的测温电桥供 电，再通过压差放大 电 本设计采用变磁阻霍尔集成传感器式流量测量仪， 路，将温度转换为电压信号 Vout=5*R9／R7[R2／ 叶轮的旋转引起霍尔元件磁阻的周期性变化，霍尔元件 (R1+R2)一R4／(R3+R4)]其中R2、R4为铂电 杨建红等：基于AT89C51单片机的热能表的设计 阻阻值 ，铂