專利名稱：一種雙精密電阻熱能表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量儀表，尤其是一種雙精密電阻熱能表。
背景技術：
熱能表是用于測量及顯示水流經(jīng)熱交換系統(tǒng)所釋放或吸收熱量的 儀表，安裝在熱交換回路的入口或出口，用以對釆暖設施中的熱耗進行準 確計量及收費控制。其工作原理是在熱交換系統(tǒng)中安裝熱能表，當水流經(jīng) 系統(tǒng)時，根據(jù)流量傳感器給出的流量和配對溫度傳感器給出的供回水溫 度，以及水流經(jīng)的時間，通過計算器計算并顯示該系統(tǒng)所釋放或吸收的熱
量。其中流量和溫度是熱能表主要檢測的項目，傳統(tǒng)的測溫原理和方法 溫度測量電路如圖1所示，標準電阻Rp，熱敏電阻Rt，電容C1與MSP430 單片機三個引腳相連。其中Pl. 3, P1.4為一般普通10引腳，P1.5為捕 獲觸發(fā)輸入引腳，可以設定上升沿觸發(fā)捕獲中斷。
Rp為100kQ的精密電阻；Rt為100kQ精度為1%的熱敏電阻；Cl 為100nF的瓷片電容。其工作原理為 先將P1.3, P1.4， P1.5都設為低電平輸出，使C1完全放電。 接著將P1.4， P1.5設置為輸入狀態(tài)，Pl. 3設為高電平輸出，通過Rp電 阻對C1充電，同時啟動內(nèi)部定時器從零開始計時。當C1上的電壓逐步升 高到Vh, P1.5檢測出電壓達到單片機高電平輸入門檻電壓時，將定時器 計數(shù)值捕獲，從而測出從開始充電到Pl. 5轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降臅r間Tp。 再次將Pl. 3, P1.4, Pl. 5都設為低電平輸出，使C1完全放電。 隨后將Pl. 3， Pl. 5設置為輸入狀態(tài)，P1.4設為高電平輸出，通過Rt電 阻對C1充電，過程同上，得到時間Tt。
3銀據(jù)電容電壓公式
愁—*》
聰鑄到:l^g，,
通過單片機計算得到鉑電阻Rt的阻值，并通過查表法可以得到溫度值。 缺點是，上述計算公式未考慮標準電阻的溫漂，計算時間也僅進行了
一次，這樣它的計算結果是比較粗糙的，它適用于分辨率為o.rc、誤差 在0.5'C以內(nèi)的使用場合，在更高測量精度和更小誤差要求上，它是不適 用的。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是要提供一種測量精確，誤差小的雙精密電阻熱 能表。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的 一種雙精密電阻熱能表，包括單片機和 電容，其特征在于所述的單片機有五個引腳分別為P1.2、 P1.3， P1.4、 Pl. 5、 Pl. 6，其中Pl. 2、 Pl. 3， Pl. 4、 Pl. 5為一般普通10引腳，Pl. 6 為捕獲觸發(fā)輸入引腳，其中P1.2、 P1.3分別與標準精密電阻Rpl和標準 精密電阻Rp2串連，P1.4、 P1.5分別與銷電阻進水端Rintake和鉬電阻 回水端Rreturn相連，Rpl、 Rp2、 Rintake、 Rreturn并聯(lián)后再與Pl. 6 的引腳并聯(lián)后與電容C1串連。
其工作原理為
將P1.3， P1.4, P1.5、 P1.6全部置為低電平輸出，使C1完全放電。 將Pl. 6置高電平輸出，將P1.2、 Pl. 3， P1.4， P1.5設為輸入，給電容Cl完全充電，接著將P1.2設為低電位輸出，Pl. 3， P1.4, P1.5設為輸入, 同時啟動內(nèi)部定時器從零開始計時，使Cl通過Rpl放電到門檻電壓 值,P1.6檢測出電壓達到單片機低電平輸入門檻電壓時，將定時器捕獲， 從而測出從開始放電到P1.6轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r間Tpl-l。
重復上述過程，得7 1-2，了？1= (Tpl-l+Tpl-2)/2
接著，將P1.6置高電平輸出，將P1.2， Pl. 3、 P1.4， P1.5設為輸 入，給電容C1完全充電，再將Pl. 3設為低電位輸出，P1.2，、 P1.4, Pl. 5 設為輸入，同時啟動內(nèi)部定時器從零開始計時，使Cl通過Rp2放電到門 檻電壓值,Pl. 6檢測出電壓達到單片機低電平輸入門檻電壓時，將定時器 捕獲，從而測出從開始放電到P1.6轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r間Tp2-l。
重復上述過程，得Tp2-2，Tp2= (Tp2-1+Tp2-2)/2
接著，將P1.6置高電平輸出，將Pl. 2, Pl. 3、 P1.4， P1.5設為輸 入，給電容C1完全充電，再將P1.4設為低電位輸出，P1.2，、 P1.3， P1.5 設為輸入，同時啟動內(nèi)部定時器從零開始計時，使Cl通過Rintake放電 到門檻電壓值，P1.6檢測出電壓達到單片機低電平輸入門檻電壓時，將定 時器捕獲，從而測出從開始放電到Pl. 6轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r間Tintakel。
重復上述過程，得Tintake2，Tintake= (Tintakel+Tintake2)/2
接著，將Pl. 6置高電平輸出，將Pl. 2， Pl. 3、 P1.4， Pl. 5設為輸 入，給電容C1完全充電，再將Pl. 4設為低電位輸出，P1.2，、 Pl. 3， P1.5 設為輸入，同時啟動內(nèi)部定時器從零開始計時，使Cl通過Rintake放電 到門檻電壓值，P1.6檢測出電壓達到單片機低電平輸入門檻電壓時，將定 時器捕獲，從而測出從開始放電到Pl. 6轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r間Tretimil。重復上述過程，得Treturn2， Treturn= (Tret證l+Treturn2)/2 ftlg電容電壓公式
可以得到 RP—Rt
在考慮溫第的情況下，
Ri他ke 一 Rpi+A Tintake Tpi
TWake Tpa
Ti他keTpi - Tpz
從上述可以看出，該測溫電路的誤差來源于這幾個方面單片機的 定時器精度，精密電阻Rpl和Rp2的精度和精密電阻隨溫度的變化而阻值 的變化量有關，而與單片機的輸出電壓值、門檻電壓值、電容精度無關。 因此，適當選取高精度電阻，單片機的工作頻率夠高，就可以得到較好的 測溫精度。
本電路中為提高精度，釆取了如下措施
1、 Rpl、 Rp2的選擇
l)精度Rpl為lkQ,精度1%。，溫度系數(shù)5PPM的精密電阻； RP2為1.5kQ，精度1%。， 溫度系數(shù)5PPM的精密電阻；
2、 較高的單片機工作頻率為2MHZ，它可能帶來的誤差是0.000001秒。
3、 為抑制溫漂，采用兩標準電阻1K，1.5K,測傳感器電阻時，分別 釆集了電容經(jīng)兩標準電阻時放電的時間，這樣可有效地抑制標準電阻溫度 變化時引起的漂移。4、測試誤差的處理由于基準電容放電過程的非線性，因此對放電 過程的時間取值的方法是分別測量兩次，Tpl,Tp2，Tintake，Treturn的 值分別是兩次測試的平均值。
5 、兩PT鉑電阻進行配對時，它的配對誤差允許值為 t*0. 005±0. 3'C(t為攝氏溫度)，本產(chǎn)品的軟件中對兩鉑電阻進行校準時， 將消除配對誤差。
釆用了以上措施，本電路在溫差為3K的情況下，測溫誤差能很好地 控制在士O. 5%之內(nèi)，遠小于標準規(guī)定的士3. 5%。

圖l是背景技術的測溫電路圖2是本實用新型實施例的測溫電路圖；具體實施方式
以下結合附圖和典型實施例對本實用新型作進一步說明。 在圖2中，單片機有五個引腳分別為P1.2、P1. 3,P1.4、 P1.5、 PI. 6， 其中PI. 2、 PI. 3， PI. 4、 PI. 5為一般普通10引腳，PI. 6為捕獲觸發(fā)輸 入引腳，其中P1.2、 PI. 3分別與標準精密電阻Rpl和標準精密電阻Rp2 串連，Pl. 4、 PI. 5分別與鉑電阻進水端Rintake和鉬電阻回水端Rreturn 相連，Rpl、 Rp2、 Rintake、 Rreturn并聯(lián)后再與PI. 6的引腳并聯(lián)后與 電容CI串連。溫度測量電路中標準精密電阻Rpl-1K，標準精密電阻 Rp2=l. 5K，鋁電阻進水端Rintake,銷電阻回水端Rreturn,極性電容CI 106與MSP430單片機五個引腳相連。其中Pl. 2、 PI. 3， PI. 4、 PI. 5為 一般普通I0引腳，P1.6為捕獲觸發(fā)輸入引腳，可以設定上升沿觸發(fā)捕獲中斷。
Rpl為lkQ，精度1%。，溫度系數(shù)5PPM的精密電阻； RP2為1.5kQ，精度1%。，溫度系數(shù)5PPM的精密電阻； Rintake和Rreturn為Pt1000銷電阻，1.5m線長,B級精度; Cl為10uFA電容。
1、 Rpl、 Rp2的選擇
l)精度Rpl為lkQ，精度1%。，溫度系數(shù)5PPM的精密電阻； RP2為1.5kQ,精度1%。， 溫度系數(shù)5PPM的精密電阻；
2、 較高的單片機工作頻率為2MHZ，它可能帶來的誤差是0.000001秒。
3、 為抑制溫漂，釆用兩標準電阻IK，I. 5K,測傳感器電阻時，分別 采集了電容經(jīng)兩標準電阻時放電的時間，這樣可有效地抑制標準電阻溫度 變化時引起的漂移。
4、 測試誤差的處理由于基準電容放電過程的非線性，'因此對放電 過程的時間取值的方法是分別測量兩次，Tpl，Tp2，Tintake，Treturn的 值分別是兩次測試的平均值。
5、 兩PT銷電阻進行配對時，它的配對誤差允許值為 t*0. 005±0. 3°C(t為攝氏溫度)，本產(chǎn)品的軟件中對兩鉑電阻進行校準時， 將消除配對誤差。
權利要求1.一種雙精密電阻熱能表，包括單片機和電容，其特征在于所述的單片機有五個引腳分別為P1.2、P1.3，P1.4、P1.5、P1.6，其中P1.2、P1.3，P1.4、P1.5為一般普通IO引腳，P1.6為捕獲觸發(fā)輸入引腳，其中P1.2、P1.3分別與標準精密電阻Rp1和標準精密電阻Rp2串連，P1.4、P1.5分別與鉑電阻進水端Rintake和鉑電阻回水端Rreturn相連，Rp1、Rp2、Rintake、Rreturn并聯(lián)后再與P1.6的引腳并聯(lián)后與電容C1串連。
專利摘要本實用新型的目的是要提供一種測量精確，誤差小的雙精密電阻熱能表，包括單片機和電容，其特征在于所述的單片機有五個引腳分別為P1.2、P1.3，P1.4、P1.5、P1.6，其中P1.2、P1.3，P1.4、P1.5為一般普通IO引腳，P1.6為捕獲觸發(fā)輸入引腳，其中P1.2、P1.3分別與標準精密電阻Rp1和標準精密電阻Rp2串連，P1.4、P1.5分別與鉑電阻進水端Rintake和鉑電阻回水端Rreturn相連，Rp1、Rp2、Rintake、Rreturn并聯(lián)后再與P1.6的引腳并聯(lián)后與電容C1串連。本電路在溫差為3K的情況下，測溫誤差能控制在±0.5％之內(nèi)。
文檔編號G01K7/18GK201397206SQ20092007089
公開日2010年2月3日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月22日
發(fā)明者萬立輝, 吉 周, 徐秀偉, 趙選林 申請人:米諾測量儀表(上海)有限公司