超声波热量表设计方案　

　　GP21内部有一个脉冲生成器，可以交替发射出能够驱动两路换能器的1Mhz脉冲，然后测量这个脉冲从换能器A到B的飞行时间，然后反向测量从B到A的飞行时间。在顺流当中超声波的飞行时间要比在逆流当中超声波的飞行时间短。假设声程为S，则S=L+S1+S2。T1：超声波从换能器A发出，到换能器B接收到，所花费的时间。T2：超声波从换能器B发出，到换能器A接收到，所花费的时间。当测量完成后，测量结果将通过外部单片机来处理。第一步处理，单片机将会计算出上下游的飞行时间差。

　　Flow_sum为累积流量(单位：L);

　　而累积热量在累积流量的基础上乘上水的焓值系数以及温度差即可：

(10)

　　T2为进水口温度(单位：℃);T1为出水口温度(单位：℃);k为水的焓值系数(单位：kJ/kg);Flow_sum为累积流量(单位：L)。

3 M-BUS总线应用设计

　　对于RS485总线，目前其中大部分是工业用控制系统，RS485通讯接口电路需要DC / DC电源，这不仅增加了系统的成本，同时也增加了智能传感器的功率耗费，因此其不能满足电力终端设备的供电要求。M-Bus总线接口电路可以从总线上获得电能，以及其低功耗可以满足终端设备供电要求。结合M-Bus可以任意分支并具有高通信率的功能，M-Bus最终被确定在智能传感器网络使用。可以大大简化住宅小区、写字楼等的复杂布线，并具有结构简单、成本低、可靠性高的优点。

　　M-Bus对电表来讲是一种特殊的总线架构并且是由主机控制的由主、从和两线制电缆连接的分级通信系统。不同的从机不是直接交换信息，而是通过主机。M-BUS是一种新型的国际通用标准仪表总线，具有结构简单、成本低和可靠性高等特点，线路连接途径是采用双绞线电缆，连接方式与拓扑结构和极性都没有关系，比较方便管理和维护。双绞线不仅能实现300 ~ 9600 bps半双工异步通信，还能同时完成信息数据的通信和仪表电源的提供。

　　M-Bus的主要特点：两个非极性的传输线在供电的同时发送串行数据来进行通信，并且每个从机(通过不同的ID区分)都可并行挂载在M-Bus总线上。

　　(1)主机发送数据到从机。通过改变主机的端电压值来发送到终端(从机)的电压。该电压由36伏的脉冲序列的信号集中表示逻辑“1”，用+ 24 V表示逻辑“0”。在稳定状态下，线路将保持“1”状态;

　　(2)从机发送数据到主机。通过改变总线上的电流大小来传输信号。 1.5 mA的电流值代表逻辑“1”。当发送“0”时，电流提高至 11〜20 mA。在稳定状态下，总线上的维持在“1”的状态;

　　M-Bus总线的传输原理示于图5。主机采用改变总线电压但保持总线电流不变的电压调制方法，发送数据到从机。当主机发送数据“1”时 ，输出主驱动获得高电压;而当主机发送的数据为“0”时，输出主驱动获得低电压。M-Bus从机通过检测总线电压变化识别数据“1”或“0”。因为总线上始终存在电压，从机可以从总线得到电能，但电流的耗费是恒定的。从机使用总线电流调制发送数据到主站，而总线保持较高的电压。当从机发送数据“1”时，从机耗费恒定电流;当从机发送数据“0”时，从机控制电流调制，以增加电流消耗的一定值。主机通过电流检测电路和输出增益数据“1”或“0”检测调制电流。

　　如图6，在该传感器网络中，通信站是主，各种传感器是辅。在同一时间，只有一个传感器是工作的，其他的都处于闲置状态。只有当变电站发送地址与传感器相匹配时，则传感器将被调用和更改到工作状态。

4 结论

　　对样机进行了分量检定，从数据上可以得出，流量计量和温度测量两项均符合国家行业标准《热量表》(CJ128-2000)中2级热量表标准。本项目为内置锂电池形，内置3000 mAh锂电池，预计使用寿命超过10年。系统平均电流为24.77 μA，此项指标在国内同行业产品中有很大优势。

　　本文来源于《电子产品世界》2018年第6期第76页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。