微功耗IC卡热量表的研制

　　1　引　　言

　　同水、电、煤气一样,热也是一种商品。IC卡热量表作为一种新型的预付费热量计量控制仪表,它的应用从根本上改变了用户先用热后交费的现状,大大促进了用户自觉节能意识,在技术上为实现热量收费管理的电子化、信息化奠定一定基础。国外实践表明,安装卡式热量表及温控阀,并实行按表计量收费,可节能20%—30%。这在能源紧缺的我国具有现实的经济意　　义和社会意义。文中论述的微功耗IC卡热量表为IC卡热量自动收费系统的主配套产品。

　　2　IC卡热量表的组成和工作原理

　　IC卡热量表由温度传感器、远传流量计、单片机读卡、写卡积算控制仪及两位式电磁阀组成。它们在热交换系统中的位置图3如图1

　　两只温度传感器用斜三通安装在出水管和回水管中,流量计和电磁阀安装在回水管道中。温度和流量传感器提供的信号送入积算控制仪。积算仪进行数据采集处理,按如下计算公式算出用户从热交换系统中获得的热量[1]。

　　用户到热力公司计算机管理中心交费买热后,回来把存储热量的IC卡插入IC卡热量表,单片机系统读取热量后,开启电磁阀,允许用户用热,同时IC卡清零。随着用热,非易失存储器中热量逐渐减少。在热量被用完之前,系统将提示用户续卡,否则一旦热量被用完,系统关闭电磁阀禁止用热,直到用户续卡后,再次开启阀门允许用水。系统每户一表,一表一卡,通过用户IC卡实现使用信息的传递。

　　3　传感器数学模型的建立

　　3.1　温度传感器数学模型的建立

　　温度敏感元件采用铂电阻Pt1000,其阻值与温度的关系为:

　　铂电阻接入电桥电路。其温度与输出电压关系为

　　较高精度测量场合,采取分段线性化方法。如把0～100℃分为100段,测得各分段点温度t和对应电桥输出电压V0值,V0经放大及A/D转换变为数字量D,计算对应数字量D及分段直线斜率。把各分段点t、D值,及斜率k存于E2RROM或ROM中。实测数据与分段点数据比较,找到温度段,计算对应温度。

　　实现方法,把(D1,t0,k1)、(D2、t1、k2)…、(D10,t9,k10)以表格的形式存于PIC单片机的ROM或E2PROM中,读表取出D1,采集的Dk与D1比较,若Dk>D1,取D2继续与Dk比较,直到Dk 　　ki+1和Di

　　用公式tk=ti+ti+1×(Dk-Di)计算出tk。

　　若Dk<D1,读出t0、t1,用公式tk=k1×Dk计算出tk。

　　3.2　流量计的选用及数学模型的建立

　　流量传感器采用悬翼式远传热水流量计,其传感元件采用干簧管,在流量计上加装嵌有磁极的磁铁,,当热水流过使磁铁旋转时,磁极交替地靠近干簧管,使干簧管通断输出电脉冲信号。首先标定出流量计的脉冲当量系数1(升/脉冲),测量时把流量计输出经滤波电路送入单片机中断口,每中断1次计1升水,由此累计出流量。