有磁熱量表和無(wú)磁熱量表的對(duì)比分析

摘要：本文介紹了一種采用LCT－9723流量傳感器將有磁熱量表改造成無(wú)磁熱量表的方法，該傳感器具有微功耗，高精度，不受葉輪上下竄動(dòng)影響，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，耐高溫等特點(diǎn)，并具有相當(dāng)好的遠(yuǎn)傳能力。輸出信號(hào)是可以由單片機(jī)直接接收的穩(wěn)幅方波信號(hào)，可直接替代原來(lái)的有磁傳感器而無(wú)需做任何結(jié)構(gòu)改動(dòng)，應(yīng)用簡(jiǎn)單，方便可行。

Summary：This article introduces a method that using LCT-9723 flow sensor to transform magnetically heat-meter into nonmagnetic heat-meter. The LCT-9723 flow sensor has various characteristics,such as ultra-low power, high accuracy, high reliability, powerful anti-disturbing, nice heat resisting and goodish ability of remote communications. Its output signal is fixed amplitude square wave that can be received by MCU directly, so it can instead of primary magnetically flow sensor without any change of structure, and its usage is very easy and convenient.

關(guān)鍵詞：熱量表 流量傳感器 無(wú)磁 抗干擾 耐高溫 遠(yuǎn)傳

全國(guó)性的供熱計(jì)量改革正取得巨大成就，特別是在近年來(lái)能源日益短缺的情況下，今年對(duì)于供熱能耗的控制，各級(jí)政府乃至全社會(huì)更是出乎尋常地重視，當(dāng)前正是大量生產(chǎn)、安裝和應(yīng)用供熱熱量表的時(shí)節(jié)，對(duì)于各種類、各型號(hào)熱量表的需求之大也是前所未有的，同時(shí)對(duì)熱量表的性能、質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。

目前國(guó)內(nèi)大量流行的熱量表仍有相當(dāng)多的“有磁熱量表”，所謂有磁熱量表，就是在流量信號(hào)的采集上，選用的是有磁傳感器，如“韋根”、“霍爾”、“干簧管”等等。目前干簧管熱量表已淘汰。

2.1關(guān)于有磁和無(wú)磁概念的理論分析

理論上沒(méi)有定義“有磁”和“無(wú)磁”，在實(shí)際應(yīng)用中，是根據(jù)信號(hào)采集器件是否通過(guò)磁場(chǎng)變化采樣來(lái)加以區(qū)分有磁和無(wú)磁的，這要看應(yīng)用場(chǎng)合的選擇。嚴(yán)格的說(shuō)在熱量表基表和智能水表上使用有磁采樣器件的，由于磁采樣器件的特點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生額外的磁力而降低傳動(dòng)部件（在基表中指葉輪）的靈敏度，還增加了一些不穩(wěn)定的因素和潛在的問(wèn)題，帶來(lái)一系列不應(yīng)有的麻煩，如抗干擾能力低下，精度差，易堵塞，吸附鐵質(zhì)后磨損增加，降低使用壽命，和長(zhǎng)時(shí)間在熱水中浸泡發(fā)生磁鐵退磁現(xiàn)象等等。

有磁熱量表，就是選用了有磁流量信號(hào)采樣器件或有磁傳感器才成為了“有磁熱量表”。在熱量表和智能水表上就不建議采用以有磁傳感器從葉輪上采樣的器件！采用有磁傳感器在多數(shù)情況下是因?yàn)檎也坏胶线m的傳感器不得已而為之。

2.2 關(guān)于微功耗和“零功耗”概念的理論分析

一般的定義是把工作電流低于30μA的電路稱為微功耗電路。

關(guān)于“零功耗”。實(shí)際上，零功耗的器件是不存在的。干簧管和有磁的韋根、霍爾傳感器都不是零功耗的器件。特別是干簧管和有磁的韋根，盡管不需要耗費(fèi)電能產(chǎn)生信號(hào)，但是實(shí)質(zhì)上它是通過(guò)水流推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提取能量的，它消耗了水流的能量，葉輪是基表中的最關(guān)鍵，最精密，并且是指標(biāo)要求高的部件，在它上面消耗了能量產(chǎn)生了阻力就等于降低了葉輪的靈敏度。干簧管和有磁的韋根、霍爾傳感器等原本就不是用在熱量表基表和智能水表上的，另外這種傳感器還必須配加電路對(duì)信號(hào)加以整形。請(qǐng)朋友們?cè)趹?yīng)用中，要正確理解微功耗，正確認(rèn)識(shí)“零功耗”。

2.3 關(guān)于流量傳感器基表（以下簡(jiǎn)稱基表）的選型分析

以DN20的基表為例說(shuō)明，常用流量為2500L/h；量程比為50，則最小流量點(diǎn)流量為50L/h。

機(jī)械式基表分為單流束基表和多流束基表兩種：

單流束基表水流是從一側(cè)流入表體計(jì)量腔以單水柱推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的，在大流量點(diǎn)時(shí)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，單邊受力較大對(duì)葉輪的磨損不利，影響了基表的使用壽命，在小流量時(shí)葉輪旋轉(zhuǎn)速度比較低相對(duì)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)較穩(wěn)定，由于此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本較低，因此也有一定的市場(chǎng)。

多流束基表與單流束基表相比，多流束基表水流進(jìn)入基表內(nèi)的計(jì)量腔后通過(guò)在切線方向均勻分布的多個(gè)進(jìn)水口的葉輪盒從多個(gè)方向推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪受水流的沖擊較均勻穩(wěn)定，相對(duì)于單流束基表來(lái)說(shuō)，計(jì)量精度和使用壽命等各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于單流束基表，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，維護(hù)費(fèi)用較高，但對(duì)于熱量表來(lái)說(shuō)計(jì)量精度的穩(wěn)定和可靠的使用壽命是至關(guān)重要的。

連云港水表有限公司具有多年的研發(fā)和生產(chǎn)流量傳感器的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)格型號(hào)有單流、多流和螺翼式，口徑DN15～300mm,已經(jīng)過(guò)了多年來(lái)的使用驗(yàn)證，在此推薦使用，我們的傳感器也是在互利合作的基礎(chǔ)上同期配套研發(fā)的。其他公司的基表也有比較好的，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際應(yīng)用情況選擇。

關(guān)于“竄量”。不論國(guó)產(chǎn)單流束表還是多流束表都存在葉輪沿軸向上下竄動(dòng)的位移量，這個(gè)量，業(yè)內(nèi)稱之為“竄量”。它對(duì)于保證傳感器的正常可靠工作是必不可少的。我們自己研發(fā)的流量傳感器具有流通能力大，性能穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，比較好的適應(yīng)了我國(guó)的國(guó)情，隨著流量傳感器的不斷完善技術(shù)日益成熟，在國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用中效果相當(dāng)明顯。在設(shè)計(jì)和使用中要求流量傳感器應(yīng)不受“竄量”的影響而可靠的輸出信號(hào)。進(jìn)口基表由于是同軸式計(jì)量腔，進(jìn)入計(jì)量腔的多流束水流是高進(jìn)低出，在運(yùn)行時(shí)緊緊吸住葉輪，使葉輪不上下竄動(dòng)，由于加工精細(xì)，制造復(fù)雜且成本高，同時(shí)由于設(shè)計(jì)的計(jì)量腔的進(jìn)出水孔較小而容易受到水質(zhì)的污染產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致維護(hù)費(fèi)增加，很難適應(yīng)我國(guó)國(guó)情，從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，國(guó)產(chǎn)基表有一定的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前途。

到目前為止，國(guó)內(nèi)的無(wú)磁流量傳感器，無(wú)磁采樣的可靠性都不同程度的受到“竄量” 的影響。有的產(chǎn)品上帶有SCAN靶點(diǎn)掃描式流量傳感器，一般都要求兩到三只電感，也難以克服“竄量”的影響，每一只成表幾乎都要針對(duì)不同流量點(diǎn)進(jìn)行校正，而且采樣難度大，編程難度也大，所以在國(guó)產(chǎn)基表上很難應(yīng)用。

對(duì)于大口徑國(guó)產(chǎn)基表而言，目前僅有我們的LCT-9723D型可以應(yīng)用于各類大口徑基表上，而且適應(yīng)于溫度比較高的工作環(huán)境。

2.4 國(guó)內(nèi)目前熱量表應(yīng)用現(xiàn)狀分析

目前干簧管熱量表已淘汰，在此只對(duì)其他有磁傳感器進(jìn)行應(yīng)用分析。

2.4.1 由于供暖管道的生銹和水質(zhì)比較差，葉輪上的磁鐵很容易吸附水中的鐵屑、鐵銹等，并形成堆積，從而阻礙了葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和增加了磨損，尤其是在停止供熱以后，大量的雜質(zhì)硬化，使葉輪在第二年供熱時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)很慢，嚴(yán)重的甚至不能轉(zhuǎn)動(dòng)，大大影響熱量表的使用壽命。

2.4.2 由于磁鐵長(zhǎng)時(shí)間在高溫水流中工作，其磁力會(huì)逐漸的減弱，從而影響采樣的可靠性。

2.4.3 有磁傳感器的另一個(gè)致命弱點(diǎn)是極容易受到外部磁場(chǎng)的干擾，使采樣信號(hào)發(fā)生紊亂。

總之，有磁傳感器的這些缺點(diǎn)導(dǎo)致它在熱量表上的應(yīng)用將逐漸被“無(wú)磁熱量表”所取代。

3.1 流量傳感器LCT-9723簡(jiǎn)介

山東力創(chuàng)贏芯集成電路有限公司推出的無(wú)磁流量傳感器LCT-9723，就是為解決上述問(wèn)題而研發(fā)生產(chǎn)的新產(chǎn)品，具有微功耗(5～6μA)，高精度，不受葉輪上下竄動(dòng)影響，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，耐大溫差等特點(diǎn)，并具有相當(dāng)好的遠(yuǎn)傳能力，詳細(xì)指標(biāo)請(qǐng)參考有關(guān)應(yīng)用說(shuō)明書。

3.2 LCT-9723基本原理

LCT-9723通過(guò)探頭向外發(fā)射超聲頻率的電磁波，遇到基表葉輪上安裝的無(wú)磁性金屬片后會(huì)發(fā)生頻率、幅度、相角的變化，通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的整理輸出穩(wěn)幅方波，該信號(hào)可以由單片機(jī)直接接收。

3.3 LCT-9723技術(shù)特點(diǎn)

LCT-9723性能可靠、應(yīng)用簡(jiǎn)單，尤其是在有磁熱量表的改造上具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.3.1 應(yīng)用簡(jiǎn)單:只需將信號(hào)線接到原來(lái)“韋根”流量傳感器在熱量表主板的流量輸入端口上，將熱量表?yè)Q成無(wú)磁基表，熱量積分儀程序中的流量系數(shù)改成無(wú)磁基表的流量系數(shù)，就完成了從有磁熱量表到無(wú)磁熱量表的改造，成為了一塊真正的無(wú)磁熱量表。

3.3.2 節(jié)省成本:這種無(wú)磁基表安裝尺寸、管道接口、表頭連接基表接口都與原來(lái)一模一樣，其他的無(wú)需做任何改造即可直接安裝。原來(lái)的有磁熱量表的所有元件、程序基本上都可以繼續(xù)使用，僅是換成無(wú)磁基表，基本上不需重新開發(fā)、開模、改電路板，一旦有磁熱量表退出市場(chǎng)也不用擔(dān)心原有物資與產(chǎn)品的浪費(fèi)，只需做稍許改動(dòng)，即可成為一款全新的無(wú)磁熱量表。

3.3.3 性能好：LCT-9723的抗干擾能力非常強(qiáng)，可以有效防靜電、防電磁干擾、防止葉輪上下竄動(dòng)產(chǎn)生的影響，耐高溫可達(dá)130℃，輸出信號(hào)可遠(yuǎn)傳，遠(yuǎn)傳距離可達(dá)30M，適用于分體式熱量表，且電源范圍非常寬，DC2～12V都可使用。LCT-9723的輸出信號(hào)可直接由單片機(jī)接收識(shí)別，可省去有磁傳感器輸出的整形調(diào)理電路，基表計(jì)量精度大為提高，而且省掉了有磁基表上的防磁環(huán)等一些多余部件，開發(fā)簡(jiǎn)單，易于組織生產(chǎn)，不僅節(jié)省了經(jīng)費(fèi)，制造成本與有磁熱量表大體相當(dāng)。

3.3.4 見效快：使用LCT-9723流量傳感器進(jìn)行對(duì)有磁熱量表的改造，直接見效，省去冗長(zhǎng)的調(diào)研、開發(fā)周期，在當(dāng)前熱量表市場(chǎng)逐步成熟，熱量表進(jìn)入大量應(yīng)用的時(shí)期，早一步推出適應(yīng)市場(chǎng)的新產(chǎn)品就早一步占領(lǐng)了市場(chǎng)。

3.3.5 應(yīng)用LCT-9723熱量表，可以有效解決當(dāng)前流行的進(jìn)口熱量表或仿進(jìn)口熱量表容易堵塞的難題，性價(jià)比高，而且更適應(yīng)我國(guó)供暖設(shè)備與管道的實(shí)際環(huán)境，應(yīng)用效果也相當(dāng)不錯(cuò)。

使用LCT-9723無(wú)磁流量傳感器是把原來(lái)的有磁熱量表改造成無(wú)磁熱量表，省資金，省人力、物力，見效快，也是最容易做到的方法。LCT-9723是系列化產(chǎn)品，有多種型號(hào)，以滿足不同口徑、不同結(jié)構(gòu)的熱量表的需要，可以徹底解決熱量表無(wú)磁化問(wèn)題，是對(duì)熱量表行業(yè)以及供暖計(jì)量事業(yè)的一大貢獻(xiàn)。

備注：

關(guān)于LCT-9723型號(hào)的來(lái)歷，LC是代表山東力創(chuàng)科技，T是代表耐高溫，9723是力創(chuàng)無(wú)磁流量傳感器模塊的產(chǎn)品序列號(hào)，力創(chuàng)產(chǎn)品序列號(hào)均是以9打頭，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。