專(zhuān)利名稱(chēng)：冷暖量計(jì)量系統(tǒng)及其專(zhuān)用計(jì)量表裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷暖量計(jì)量系統(tǒng)，特別適用于中央空調(diào)系統(tǒng)，可以對(duì)各個(gè)用戶消耗的冷暖量進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量。本發(fā)明還涉及該系統(tǒng)的專(zhuān)用計(jì)量表裝置。
目前，中央空調(diào)系統(tǒng)采用的是集中制冷或制暖，并通過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的循環(huán)水的傳導(dǎo)，向各個(gè)用戶供冷或供暖的工作方式。中央空調(diào)具有使建筑物外表美觀，節(jié)約能源，減少空氣污染等優(yōu)點(diǎn)。但是，在使用中央空調(diào)的建筑物中，往往有許多不同類(lèi)型的用戶，且不同用戶對(duì)空調(diào)的使用時(shí)間和程度各有不同。而現(xiàn)有的水表僅能計(jì)量水流量，在收取空調(diào)費(fèi)時(shí)，一般是測(cè)量耗電量或循環(huán)水流量，據(jù)此計(jì)算費(fèi)用，然后按面積分?jǐn)?。這種計(jì)算方法得出的結(jié)果與用戶實(shí)際消耗的制冷量或制暖量出入很大，收費(fèi)極不合理，不利于監(jiān)督用戶節(jié)約使用空調(diào)，造成了能源的大量浪費(fèi)，因而妨礙了中央空調(diào)的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種適用于中央空調(diào)系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鱾€(gè)用戶所耗冷暖量進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及該系統(tǒng)的專(zhuān)用計(jì)量表裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案一種冷暖量計(jì)量系統(tǒng)，包括對(duì)各用戶消耗的冷暖量進(jìn)行計(jì)量的計(jì)量表裝置，對(duì)計(jì)量表裝置的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集裝置和對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)處理裝置；計(jì)量表裝置通過(guò)傳輸線與數(shù)據(jù)采集裝置相連，數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)傳輸線與數(shù)據(jù)處理裝置相連。
其中，所述的計(jì)量表裝置包括外殼，流量傳感器，放大整形電路，進(jìn)水溫度傳感器，出水溫度傳感器，取差放大電路，電壓-頻率變換電路，微處理器，數(shù)據(jù)顯示電路和通信接口。
計(jì)量表裝置的各部分的連接關(guān)系為進(jìn)水溫度傳感器和出水溫度傳感器分別設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管的進(jìn)水口和出水口；溫度傳感器所拾取的進(jìn)水溫度信號(hào)和出水溫度信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入取差放大電路，經(jīng)取差放大后被輸入電壓-頻率變換電路，該電壓-頻率變換電路將轉(zhuǎn)換后的頻率信號(hào)輸入微處理器；流量傳感器設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管的進(jìn)水或出水管道上，該流量傳感器所拾取的流量信號(hào)經(jīng)放大整形電路處理后被輸入微處理器；微處理器依據(jù)冷暖量與溫差和流量的函數(shù)關(guān)系計(jì)算出用戶消耗的冷量或暖量，并將計(jì)量數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)顯示電路進(jìn)行顯示，計(jì)量數(shù)據(jù)還可以通過(guò)通信接口輸出到外部設(shè)備。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)測(cè)量水的流量和溫差，據(jù)此計(jì)量出用戶消耗的冷量或暖量，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，使得對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的合理收費(fèi)和科學(xué)管理成為可能，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明冷暖量計(jì)量系統(tǒng)及其專(zhuān)用計(jì)量表裝置做進(jìn)一步的詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明冷暖量計(jì)量系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的布局示意圖；圖2是本發(fā)明的專(zhuān)用冷暖量計(jì)量表裝置的一個(gè)實(shí)施例中計(jì)量表主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示的專(zhuān)用冷暖量計(jì)量表裝置中溫度傳感器的安裝示意圖；圖4是圖2所示的專(zhuān)用冷暖量計(jì)量表裝置的電路原理圖；圖5是圖4所示的電路的連接示意圖。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，冷暖量計(jì)量系統(tǒng)包括計(jì)量表裝置，數(shù)據(jù)采集裝置2和數(shù)據(jù)處理裝置3；計(jì)量表裝置通過(guò)傳輸線與數(shù)據(jù)采集裝置2相連，數(shù)據(jù)采集裝置2通過(guò)傳輸線與數(shù)據(jù)處理裝置3相連。
其中，計(jì)量表裝置用于完成對(duì)各用戶消耗的冷暖量的自動(dòng)計(jì)量。計(jì)量表裝置包括計(jì)量表主體1，進(jìn)水溫度傳感器401，出水溫度傳感器402，冷暖切換開(kāi)關(guān)108和數(shù)據(jù)顯示器107。
參考圖2，其示出了本發(fā)明冷暖量計(jì)量表裝置中計(jì)量表主體1的結(jié)構(gòu)。計(jì)量表主體1包括外殼101，流量計(jì)量機(jī)構(gòu)和電路單元，其外形和機(jī)械部分基本上與公知的干式水表結(jié)構(gòu)相似，因此在本說(shuō)明書(shū)中不再詳細(xì)描述，在下面的文字中僅對(duì)其中的流量傳感部分和電路單元進(jìn)行闡述。
所述的電路單元包括取差放大電路102，電壓-頻率變換電路103，微處理器106，復(fù)位電路120和通信接口119。
流量計(jì)量機(jī)構(gòu)主要包括葉輪109，減速齒輪副110，第一減速軸113，減速齒輪盒114，磁鋼111和霍爾傳感器112。將一對(duì)磁鋼111固定在第一減速軸113上，并將霍爾傳感器112固定在磁鋼111上方的減速齒輪盒114上，使霍爾傳感器112對(duì)準(zhǔn)磁鋼111所處的圓周軌道，這樣，當(dāng)水流通過(guò)時(shí)，水流推動(dòng)葉輪109轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)磁鋼111轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾傳感器112就會(huì)受到周期性變化的磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)生一個(gè)與水流量成比例的流量脈沖信號(hào)?；魻杺鞲衅?12中不僅具有流量傳感器104，還帶有放大整形電路105，因此，流量脈沖信號(hào)經(jīng)放大整形，被輸入電路單元中的微處理器106。本實(shí)施例中的流量計(jì)量是采用了磁傳感的方式，而在實(shí)施時(shí)，流量計(jì)量還可以采用光電，紅外線，電化學(xué)等其他類(lèi)型的傳感方式。
如圖3所示，溫度傳感器401，402采用敏感元件AD590，通過(guò)樹(shù)脂膠115固定在螺塞116中，再通過(guò)三通結(jié)構(gòu)117，分別固定在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管5的進(jìn)水管道601和出水管道602上。采用三通結(jié)構(gòu)117固定的優(yōu)點(diǎn)是，既可以減少溫度測(cè)量誤差，又不會(huì)影響水流狀態(tài)。
如圖4所示，整個(gè)計(jì)量表裝置的電路部分除了包括計(jì)量表主體1中的流量傳感器104，整形放大電路105，取差放大電路102，電壓-頻率變換電路103，微處理器106，復(fù)位電路120和通信接口119外，還包括溫度傳感器401，402，冷暖切換開(kāi)關(guān)108和數(shù)據(jù)顯示器107。其中，微處理器106可以采用51系列的單片機(jī)，電壓-頻率變換電路103可以采用LM331芯片，復(fù)位電路120可以采用兩片型號(hào)為4060的計(jì)數(shù)器IC1，IC2。
電路的連接關(guān)系如圖5所示，溫度傳感器401，402通過(guò)冷暖切換開(kāi)關(guān)108與取差放大電路102的輸入端相連，當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)制暖時(shí)，使冷暖切換開(kāi)關(guān)接通a，在取差放大電路102中，進(jìn)水溫度減去出水溫度；當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)制冷時(shí)，使冷暖切換開(kāi)關(guān)108接通b，在取差放大電路102中，出水溫度減去進(jìn)水溫度，這樣，可以保證無(wú)論是制冷或制暖，溫差信號(hào)的極性相同。如果僅需要單純的制冷或制暖，則切換開(kāi)關(guān)108是不必要的。溫度傳感器401，402拾取的溫度信號(hào)經(jīng)取差放大，由取差放大電路102的輸出端輸入電壓-頻率變換電路103的輸入腳7，再經(jīng)電壓-頻率變換電路103轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，然后采用串行方式被輸入微處理器106的輸入腳9。而流量傳感電路104拾取的流量脈沖信號(hào)經(jīng)整形放大，被輸入微處理器106的輸入腳6。復(fù)位電路120的復(fù)位信號(hào)由IC2的腳3輸出到微處理器106的腳1。微處理器106中預(yù)先存有編輯好的程序，對(duì)流量信號(hào)和溫差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，從而得出用戶消耗的冷量或暖量，其依據(jù)的公式如下∵ΔQ＝CΔmΔT其中，Q冷量或暖量(J)ΔT進(jìn)水溫度與回水溫度之差(℃)m水的質(zhì)量(Kg)C水的比熱(J/℃·Kg)ΔNL＝KL·Δm其中，NL流量的電脈沖個(gè)數(shù)(Hz·s)KL轉(zhuǎn)換系數(shù)(Hz·s/Kg)KT·ΔT＝ΔNT/Δt
其中，ΔNTΔt時(shí)間內(nèi)記錄的溫差的電脈沖個(gè)數(shù)(Hz·s)KT溫頻轉(zhuǎn)換系數(shù)(Hz/℃)Δt記錄的時(shí)間間隔(s)∴Q＝∑[C/(KL·KT·Δt)]·ΔNL·ΔNT＝∑K·ΔNL·ΔNT其中，當(dāng)流量測(cè)量機(jī)構(gòu)的參數(shù)確定后，KL是可以測(cè)定的，KT是可以通過(guò)溫度傳感器及電路參數(shù)整定的，這樣，如果選取一定的時(shí)間間隔Δt，即可確定系數(shù)K的數(shù)值，從而完成冷暖量Q的計(jì)算。
計(jì)量結(jié)果通過(guò)串行方式從微處理器106的2，3腳輸出到液晶顯示器107進(jìn)行顯示，顯示器也可以采用機(jī)械計(jì)數(shù)顯示器。數(shù)據(jù)顯示器107上還設(shè)有冷暖控制鍵118，通過(guò)操作冷暖控制鍵118，可以對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)制冷或制暖的溫度進(jìn)行控制，這是中央空調(diào)系統(tǒng)本身具有的功能，屬于現(xiàn)有技術(shù)，因此在本說(shuō)明書(shū)中不作詳細(xì)的闡述。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，冷暖控制鍵118還與冷暖切換開(kāi)關(guān)108相連，從而在進(jìn)行冷暖切換時(shí)，保證溫差信號(hào)的極性。為了便于用戶觀察和操作，數(shù)據(jù)顯示器107與計(jì)量表主體1相分離，被安裝在用戶室內(nèi)的墻壁上，通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)量表主體1的電路單元連接。
數(shù)據(jù)采集裝置2用來(lái)進(jìn)行對(duì)計(jì)量表的計(jì)量數(shù)據(jù)的采集。計(jì)量表中的微處理器106通過(guò)通信接口119與數(shù)據(jù)采集裝置2連接，在本實(shí)施例中，每個(gè)計(jì)量表的地址按8位編碼，則每個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置2可以連接256個(gè)計(jì)量表裝置，從而完成對(duì)256個(gè)用戶的計(jì)量數(shù)據(jù)的采集。其中，數(shù)據(jù)采集裝置2可以采用51系列的單片機(jī)。
數(shù)據(jù)采集裝置2與數(shù)據(jù)處理裝置3連接，在數(shù)據(jù)處理裝置3中可以進(jìn)行對(duì)各用戶消耗的冷暖量的統(tǒng)計(jì)，計(jì)費(fèi)，查詢，管理等。其中，數(shù)據(jù)處理裝置3可以采用PC機(jī)。
本發(fā)明冷暖量計(jì)量表裝置與數(shù)據(jù)采集裝置2，數(shù)據(jù)處理裝置3之間的連接及通信完全可以采用公知技術(shù)中的方法及元件實(shí)現(xiàn)，對(duì)此在本說(shuō)明書(shū)中不做詳細(xì)說(shuō)明。下面僅敘述本發(fā)明在實(shí)施例中所采用的特有的計(jì)量表與數(shù)據(jù)采集裝置2之間的兩根傳輸線的總線通訊方式。在現(xiàn)有技術(shù)中，采用的是三線制，即向計(jì)量表供電和傳輸通訊信號(hào)是由不同的傳輸線承擔(dān)。而在本實(shí)施例中，如圖5所示，計(jì)量表電路僅有兩個(gè)接頭B1，B2，其中B1為信號(hào)端，B2接地，計(jì)量表所需電源是采用寄生在通訊信號(hào)上的方式提供。采用兩線通訊方式具有節(jié)省布線，總體安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，具有重大的實(shí)用價(jià)值。其具體的工作過(guò)程如下數(shù)據(jù)采集裝置2周期性地向總線上發(fā)出脈沖串，每個(gè)脈沖串包括一個(gè)復(fù)位脈沖和相當(dāng)于所掛接的計(jì)量表數(shù)目的尋址脈沖；其中，復(fù)位脈沖的寬度保證使復(fù)位電路120中計(jì)數(shù)器IC2的第3腳上產(chǎn)生溢出，從而使所有掛接在總線上的計(jì)量表的微處理器106都被復(fù)位，并以此作為各計(jì)量表監(jiān)視尋址脈沖的起始基準(zhǔn)；其余的為尋址脈沖，它不會(huì)引起復(fù)位電路120中的計(jì)數(shù)器IC2溢出；除此以外，正脈沖還起到向計(jì)量表供電的作用；被尋址的計(jì)量表在相應(yīng)的負(fù)脈沖期間回送應(yīng)答信號(hào)，以表明計(jì)量表工作是否正常，并以此信號(hào)寬度來(lái)傳送關(guān)于冷暖量的增量的信號(hào)，供數(shù)據(jù)采集裝置2予以甄別和處理。
本發(fā)明的冷暖量計(jì)量系統(tǒng)不僅可以用于中央空調(diào)系統(tǒng)，還可以廣泛地用于其他通過(guò)流體在管道內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行冷暖量傳遞的系統(tǒng)，如北方城市中的管道供暖系統(tǒng)等。
權(quán)利要求
1.一種冷暖量計(jì)量系統(tǒng)，包括冷暖量計(jì)量表裝置，數(shù)據(jù)采集裝置(2)和數(shù)據(jù)處理裝置(3)；計(jì)量表裝置通過(guò)傳輸線與數(shù)據(jù)采集裝置(2)相連，數(shù)據(jù)采集裝置(2)通過(guò)傳輸線與數(shù)據(jù)處理裝置(3)相連；其中，所述的計(jì)量表裝置包括外殼(101)和電路部分，其特征在于所述的計(jì)量表裝置的電路部分包括流量傳感器(401，402)，放大整形電路(105)，進(jìn)水溫度傳感器(401)，出水溫度傳感器(402)，取差放大電路(102)，電壓-頻率變換電路(103)，微處理器(106)，數(shù)據(jù)顯示電路(107)和通信接口(119)；其中，進(jìn)水溫度傳感器(401)和出水溫度傳感器(402)分別設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管(5)的進(jìn)水口(601)和出水口(602)；溫度傳感器(401，402)所拾取的進(jìn)水溫度信號(hào)和出水溫度信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入取差放大電路(102)，經(jīng)取差放大后被輸入電壓-頻率變換電路(103)，該電壓-頻率變換電路(103)將轉(zhuǎn)換后的頻率信號(hào)輸入微處理器(106)；流量傳感器(104)設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管(5)的進(jìn)水管道(601)或出水管道(602)上，該流量傳感器(104)所拾取的流量信號(hào)經(jīng)放大整形電路(105)處理后被輸入微處理器(106)；微處理器(106)有輸出端與數(shù)據(jù)顯示電路(107)相連，微處理器(106)還有輸出端接通信接口(119)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷暖量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于冷暖量計(jì)量表裝置與數(shù)據(jù)采集裝置(2)之間采用兩根傳輸線的總線通訊方式，總線除傳輸通訊信號(hào)外還擔(dān)負(fù)向計(jì)量表的供電任務(wù)。
3.一種用于權(quán)利要求1或2所述的冷暖量計(jì)量系統(tǒng)的專(zhuān)用計(jì)量表，包括外殼(101)和電路部分，其特征在于所述的電路部分包括流量傳感器(401，402)，放大整形電路(105)，進(jìn)水溫度傳感器(401)，出水溫度傳感器(402)，取差放大電路(102)，電壓-頻率變換電路(103)，微處理器(106)，數(shù)據(jù)顯示電路(107)和通信接口(119)；其中，進(jìn)水溫度傳感器(401)和出水溫度傳感器(402)分別設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管(5)的進(jìn)水口(601)和出水口(602)；溫度傳感器(401，402)所拾取的進(jìn)水溫度信號(hào)和出水溫度信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入取差放大電路(102)，經(jīng)取差放大后被輸入電壓-頻率變換電路(103)，該電壓-頻率變換電路(103)將轉(zhuǎn)換后的頻率信號(hào)輸入微處理器(106)；流量傳感器(104)設(shè)置在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管(5)的進(jìn)水管道(601)或出水管道(602)上，該流量傳感器(104)所拾取的流量信號(hào)經(jīng)放大整形電路(105)處理后被輸入微處理器(106)；微處理器(106)有輸出端與數(shù)據(jù)顯示電路(107)相連，微處理器(106)還有輸出端接通信接口(119)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于還包括有葉輪(109)，由葉輪(109)帶動(dòng)的減速齒輪副(110)和第一減速軸(113)，減速齒輪盒(114)和磁鋼(111)，其中，磁鋼(111)固定在第一減速軸(113)上；所述的流量傳感器(104)是采用霍爾傳感器(112)，霍爾傳感器(112)被固定在磁鋼(111)上方的減速齒輪盒(114)上，使霍爾傳感器(112)對(duì)準(zhǔn)磁鋼(111)所處的圓周軌道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于在所述的溫度傳感器(401，402)與取差放大電路(102)之間設(shè)置有冷暖切換開(kāi)關(guān)(108)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于在所述的溫度傳感器(401，402)與取差放大電路(102)之間設(shè)置有冷暖切換開(kāi)關(guān)(108)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于所述的電壓-頻率變換電路(103)采用了芯片LM331。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于所述的電壓-頻率變換電路(103)采用了芯片LM331。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于所述的微處理器(106)采用了51系列的單片機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于所述的微處理器(106)采用了51系列的單片機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于所述的溫度傳感器(401，402)通過(guò)一個(gè)三通結(jié)構(gòu)(117)固定在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管(5)的進(jìn)水管道(601)或出水管道(602)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的專(zhuān)用計(jì)量表，其特征在于所述的溫度傳感器(401，402)通過(guò)一個(gè)三通結(jié)構(gòu)(117)固定在中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管(5)的進(jìn)水管道(601)或出水管道(602)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于中央空調(diào)系統(tǒng)的冷暖量計(jì)量系統(tǒng)。包括專(zhuān)用的計(jì)量表裝置,數(shù)據(jù)采集裝置2和數(shù)據(jù)處理裝置3。其中的專(zhuān)用計(jì)量表裝置包括外殼101,流量傳感器104,放大整形電路105,進(jìn)水溫度傳感器401,出水溫度傳感器402,取差放大電路102,電壓－頻率變換電路103,微處理器106,數(shù)據(jù)顯示電路107和通信接口119。本發(fā)明使得對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的合理收費(fèi)和科學(xué)管理成為可能,有利于節(jié)約能源和環(huán)保。
文檔編號(hào)G01K17/00GK1252522SQ9812018
公開(kāi)日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1998年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月23日
發(fā)明者楊運(yùn)鴻, 李福彬, 鄭舜生, 楊炳杰 申請(qǐng)人:楊運(yùn)鴻, 劉洪