基于MSP430的热能表温度的测量

　　1 、引言

　　热能表(heat meter)是用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热量的仪表，安装在热交换回路的入口或出口，用以对采暖设施中的热耗进行准确计量及收费控制的智能型仪表。其工作原理将配对温度传感器分别安装在热交换回路的入口和出口的管道上，将流量传感器安装在入口或出口管上;流量传感器发出流量信号，配对温度传感器给出入口和出口的温度信号，计算器采集流量信号和温度信号;经过计算，显示出载热液体从入口至出口所释放的热量值。

　　热能表的热能计量原理是采用焓差法和K系数法，前者是计算时间的积分，后者是计算流量的积分。热能表的焓差法热量计算公式为：

　　式中：Q为释放热量，kJ或kW·h;q _m为质量流量，Kg/s;t为时间，s;△h为进出口焓值差;k为热交换系数，kW·h/m ³·℃;△θ为进出口温差，℃;qv为累积流量，单位m ³。其中热交换系数k是在一定温度和压力下与流体性质有关的参数。不同的载热流体在相同的外界条件下，k系数值会有相应的差异。但是，无论何种计算方法，温度都是必需测量的物理量。

　　2、温度的测量

　　对于温度的测量，常规的方法是采用位数较高的A/D转换器，辅助以复杂的调理电路，这种方式不但功耗不易控制，而且成本居高不下;随着电子技术的发展，低功耗、低电压，功能完备的超低功耗微控制器(即单片机)为设计长时间电池供电的测温系统提供了硬件基础。利用TI公司生产的专门用于水表、气表、热表的MSP430单片机，利用其比较器及部分外接电容的充电和放电电路实现A/D转换[1]，不仅可以满足热能表温度转换精度的要求，而且降低了成本，控制了功耗，延长了电池的使用寿命。

　　2.1 温度传感器 PT_1000

　　热电阻式温度传感器也是电阻式温度传感器，其具有较高的测量精度和灵敏度，便于信号的远距离传输，适合于在低中温度的测量。成熟的热能表产品普遍采用铂电阻温度传感器作为热能表的温度传感器^[2] 。

　　由于铂在氧化介质中，甚至在高温条件下化学、物理性能都非常稳定，因此，铂电阻具有精度高、稳定性好、性能可靠等优点。本设计选用符合IEC—751标准的薄膜铂电阻PT1000，它的工业原理：当PT1000在0℃时的阻值为1000欧姆，其阻值会随着温度上升成匀速增长。

　　由国际电工委员会的IEC-751标准可得PT1000电阻在0～100℃的数学公式为

　　公式(3)中R _t和R ₀分别为t℃和0℃时铂电阻的电阻值，PT1000的R0为1000欧姆，A、B为常数，其值为A=3.908028×10^-3,B=-5.802×10^-7。图1为PT1000铂电阻RT曲线图。