暖气分户计费温度和流量采集子系统设计

3 流量采集系统电路设计

3．1 流量采集的理论基础

系统采用涡轮流量计，它是速度式流量计的主要种类之一，其采用多叶片的转子感受流体平均流速从而推导出流量或总量。转子的旋转运动可由机械、磁感应、光学或电子方式检出并由读出装置进行显示或记录。系统采用的是磁感应方式检验并记录数据的霍尔元件。

涡轮流量计的工作原理：当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮随转动周期改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，送到单片机进行计数。涡轮流量计的实用流量方程为
qV=f／K (8)
qm=qvρ (9)
式中，qv，qm为分别为体积流量m3／s和质量流量kg／s；f为流量计输出信号的频率；K为流量计的仪表系数。

3．2 流量传感器的具体电路设计

系统中霍尔开关工作在低频、低磁场中，所测磁场较小，霍尔输出也较小，所以应选择敏感、噪声系数低、由碍化铟材料制成的元件。所选霍尔元件为A3144EUA。该型号霍尔开关的特点是温度稳定性好，电源电压为4．5～24 V，系统采用的VCC为5 V，输出饱和电压为0～400 mV。具体的设计电路如图4所示。

为减少热损失，流量测量仪应该安装在供暖装置的出水管上。
很明显，水的流速V与霍尔开关每秒输出的脉冲数n成正比
V=Cn (10)
式中，C为比例系数。流速乘以时间再乘以管道的横截面积及可以得到一定时间内的流量大小。
标定C较为简单的方法是：将标准流速仪和被测流速仪放置于流场的同一点，标准流速仪的读数为V’，被标定的流速仪的读数为Cn’，则
V’=Cn’ (11)
式中，n’即计数器测得的霍尔开关1 s内输出的脉冲数。
在忽略流体与叶片间相对滑动的情况下，C是叶片外缘的周长。
C=2πR (12)
式中，R为叶片圆周的半径。
若在每个叶片转动轮每个的外缘处都安装一个间隔为90°的磁钢，则。

4 结束语

实行计量供热的目的是节约能源和保护环境，也是保证供热事业的可持续发展，要解决的问题是正确计量热量及热费的合理分摊。而对于供热系统的需要是在满足精度的同时还需考虑成本和运行的稳定性。