供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法
【專利摘要】一種供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，包括微處理器、參考電阻、熱敏電阻、電容、比較器及定時(shí)器，其中參考電阻與熱敏電阻一端與微處理器的管腳相連，另一端與電容相連，電容遠(yuǎn)離參考電阻與熱敏電阻的另一端接地，該微控制器提供參考電壓至比較器，該比較器的用于收集電容的電壓值并與參考電壓值比較，該定時(shí)器與比較器相連以測定電容的放電時(shí)間。本案還提供了供熱計(jì)量控制系統(tǒng)的測量方法。本案的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法采用了定時(shí)器測量放電時(shí)間，進(jìn)而通過時(shí)間比較計(jì)算得出熱敏電阻的阻值，測量精度更高，無需設(shè)置復(fù)雜的采樣電路，降低了系統(tǒng)的功耗及成本。
【專利說明】供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，區(qū)域性的集中供暖己在我國北方的大中城市得到普及。集中供熱的高覆蓋率無疑會(huì)帶來降低供熱成本、減少環(huán)境污染、改善大氣質(zhì)量、提高人民生活水平等諸多好處。但現(xiàn)行采用的熱量表法、溫差法等熱計(jì)量方法一般均按用戶住宅面積而不是按實(shí)際用熱量計(jì)量收費(fèi)，導(dǎo)致用戶節(jié)能意識(shí)差，造成資源的浪費(fèi)。
[0003]伴隨城市供暖的普及，供熱計(jì)量控制系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用。溫度面積法以每戶的室內(nèi)平均溫度為依據(jù)，分?jǐn)偨ㄖ目偣崃?。根?jù)溫度法計(jì)費(fèi)原則，室內(nèi)溫度越低，相同面積的住戶分?jǐn)偟降臒豳M(fèi)就越少。
[0004]因此，室內(nèi)溫度的測量精度就顯得至關(guān)重要，將直接影響用戶熱費(fèi)的計(jì)算。同時(shí)，在電池供電的系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作所消耗的電量將決定電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種測量精度更高的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法。
[0006]為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，包括微處理器、參考電阻、熱敏電阻、電容、比較器及定時(shí)器，其中參考電阻與熱敏電阻一端與微處理器的管腳相連，另一端與電容相連，電容遠(yuǎn)離參考電阻與熱敏電阻的另一端接地，該微控制器提供參考電壓至比較器，該比較器的用于收集電容的電壓值并與參考電壓值比較，該定時(shí)器與比較器相連以測定電容的放電時(shí)間。
[0007]—種采用權(quán)利要求1所述供熱計(jì)量控制系統(tǒng)的測量方法，包括:
[0008]獲得參考電阻的放電時(shí)間；通過定時(shí)器記錄參考電阻的初始放電時(shí)間t0及電容電壓小于參考電壓的跳變時(shí)間值tl，參考放電時(shí)間Tref即為tl與t0的差值；
[0009]獲得熱敏電阻的放電時(shí)間；通過定時(shí)器記錄參考電阻的初始放電時(shí)間t2及電容電壓小于參考電壓的跳變時(shí)間值t3，熱敏放電時(shí)間Tx即為t3與t2的差值；
[0010]根據(jù)公式Rx/Rref=Tx/Tref，得出熱敏電阻Rx的阻值，進(jìn)而得出熱敏電阻所感測的溫度值，其中，Rref為已知定值。
[0011]本案的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法采用了定時(shí)器測量放電時(shí)間，進(jìn)而通過時(shí)間比較計(jì)算得出熱敏電阻的阻值，測量精度更高，無需設(shè)置復(fù)雜的采樣電路，降低了系統(tǒng)的功耗及成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)的原理示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，一種供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，包括低功耗的微控制器(MCU) 1、熱敏電阻2、參考電阻3、比較器4、定時(shí)器5、電容6,其中，熱敏電阻2和參考電阻3 —端分別與與微控制器I的l/0(input/output,輸入/輸出)不同管腳相連接，另外一端與電容6連接。電容6遠(yuǎn)離熱敏電阻2和參考電阻3的另外一端接地。電容6非接地一端同時(shí)與比較器4連接，以將電容6的電壓端值提供到比較器4的正輸入端，并在比較器4內(nèi)與輸入到負(fù)輸入端的參考電壓比較。參考電壓是有微控制器I提供的一個(gè)與電容6放電電壓比較的電壓值。在結(jié)構(gòu)上，比較器4和定時(shí)器5位于微控制器I內(nèi)，比較器4負(fù)輸入端為微處理器I提供的參考電壓，正輸入端連接來自于電容6的電壓。本案的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)通過精確測量熱敏電阻2的電阻Rx確定室內(nèi)溫度。其中，參考電阻3采用0.5%精度的高精度電阻，熱敏電阻2采用1%精度的高精度熱敏電阻，提高測量精度，電容6采用漏電流較小的鉭電容，減少漏電流對(duì)放電過程的影響。
[0015]在供熱計(jì)量控制系統(tǒng)中，利用微控制器I的管腳輸出為I時(shí)，其電平等于電源電壓，管腳、參考電阻3/熱敏電阻2和電容6組成充電電路，對(duì)電容6進(jìn)行充電。當(dāng)管腳輸出為O時(shí)，其電平等于接地電壓(GND)，形成放電電路。比較器4用于比較電容6的電壓V(t)和參考電壓Vref的電壓值大小，當(dāng)電容6電壓V(t)大于參考電壓Vref時(shí)，比較器4輸出I，反之輸出O。
[0016]當(dāng)電容6通過熱敏電阻3或者參考電阻2放電時(shí)，電容電壓等于參考電壓時(shí)觸發(fā)比較器，對(duì)于熱敏電阻3的電阻Rx、參考電阻2的電阻Rref、通過熱敏電阻3放電的時(shí)間Tx和通過參考電阻2放電的放電時(shí)間Tref，有比例關(guān)系:Rx/Rref=Tx/Tref，參考電阻3的電阻Rref設(shè)計(jì)為定值，熱敏電阻2的阻值Rx，實(shí)際上可以根據(jù)參考電阻3和熱敏電阻2的放電時(shí)間確定。
[0017]具體測量方法包括如下步驟:
[0018]獲得參考電阻3的放電時(shí)間。控制參考電阻3的I/O 口使其輸出高電平，此時(shí)電源通過參考電阻3對(duì)電容6充電,此時(shí)，比較器4正輸入端電壓大于負(fù)輸入端的參考電壓，比較器4輸出高電平I，當(dāng)充電至電源電壓VCC時(shí)微控制器使參考電阻3的I/O 口輸出改為低電平，同時(shí)定時(shí)器5記錄下此時(shí)的初始放電時(shí)間值t0。隨著電容6的放電，比較器4兩輸入端的差值不斷變小，當(dāng)放電至電容6電壓小于參考電壓時(shí)，比較器4輸出跳變?yōu)榈碗娖?，定時(shí)器5捕獲到比較器4的跳變，記錄下此時(shí)定時(shí)器5的跳變時(shí)間值tl，可得參考電阻3的參考放電時(shí)間Tref=tl-t0。
[0019]獲得熱敏電阻2的放電時(shí)間?；驹硗瑓⒖茧娮?的參考放電時(shí)間獲取方式?？刂茻崦綦娮?的I/O 口使其輸出高電平，此時(shí)電源通過熱敏電阻2對(duì)電容6充電，此時(shí)，比較器4正輸入端電壓大于負(fù)輸入端的參考電壓，比較器4輸出高電平1，當(dāng)充電至電源電壓VCC時(shí)，微控制器使熱敏電阻2的I/O 口輸出改為低電平，同時(shí)定時(shí)器5記錄下此時(shí)的初始放電時(shí)間值t2。隨著電容6的放電，比較器4兩輸入端的差值不斷變小，當(dāng)放電至電容6電壓小于參考電壓時(shí)，比較器4輸出跳變?yōu)榈碗娖?，定時(shí)器5捕獲到比較器4的跳變，記錄下此時(shí)定時(shí)器5的跳變時(shí)間值t3，可得熱敏電阻2的熱敏放電時(shí)間Tx=t3-t2。
[0020]計(jì)算熱敏電阻2的電阻值,根據(jù)公式Rx/Rref=Tx/Tref及以上的Tx、Tref及Rref的值，由微處理器I計(jì)算出熱敏電阻2的Rx值，以此對(duì)照查表可得出室內(nèi)溫度。
[0021]為了減少比較器4上累積的偏置電壓的影響，提高測量的精度，微處理器I可以將比較器4中的正負(fù)輸入端交換再測量一次，取二者的平均值，從而消除偏差，提高測量精度。
[0022]本案的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)及其測量方法采用了定時(shí)器5測量放電時(shí)間，進(jìn)而通過時(shí)間比較計(jì)算得出熱敏電阻2的阻值，測量精度更高，無需設(shè)置復(fù)雜的A/D(模擬/數(shù)字)采樣電路，降低了系統(tǒng)的功耗及成本。
[0023]以上所述，為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，包括微處理器、參考電阻、感測溫度的熱敏電阻、電容、比較器及定時(shí)器，其中參考電阻的一端與熱敏電阻一端與微處理器的管腳相連并可在微處理器的控制下通斷，參考電阻另一端和熱敏電阻另一端均與電容相連，電容遠(yuǎn)離參考電阻與熱敏電阻的另一端接地，該微控制器提供參考電壓至比較器，該比較器的用于收集電容的電壓值并與參考電壓值比較，該定時(shí)器與比較器相連以測定電容的放電時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的電容與比較器的正輸入端相連，參考電壓輸入至比較器的負(fù)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，參考電阻是0.5%精度的電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，熱敏電阻是1%精度的熱敏電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱計(jì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，該電容為鉭電容。
6.一種采用權(quán)利要求1所述供熱計(jì)量控制系統(tǒng)的測量方法，包括: 獲得參考電阻的放電時(shí)間；通過定時(shí)器記錄參考電阻的初始放電時(shí)間to及電容電壓小于參考電壓時(shí)的跳變時(shí)間值tl，參考放電時(shí)間Tref即為tl與t0的差值； 獲得熱敏電阻的放電時(shí)間；通過定時(shí)器記錄參考電阻的初始放電時(shí)間t2與電容電壓小于參考電壓時(shí)的跳變時(shí)間值t3，熱敏放電時(shí)間Tx即為t3與t2的差值； 根據(jù)公式Rx/Rref=TX/Tref，得出熱敏電阻Rx的阻值，進(jìn)而得出熱敏電阻所感測的溫度值，其中，Rref為已知定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于，該比較器的正輸入端與電容相連，該參考電壓提供至比較器的負(fù)輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于，該測量方法還包括交換測量的步驟，該微處理器將比較器的正負(fù)輸入端交換再測量一次熱敏電阻值，并取二者均值作為測量結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于，參考電阻是0.5%精度的電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于，該電容為鉭電容。
【文檔編號(hào)】G01K17/06GK103674338SQ201310662692
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】閆謹(jǐn), 林仁干, 趙明祥, 王建表 申請(qǐng)人:浙江盾安自控科技有限公司